Linux下Modules的概念及使用詳解[轉(zhuǎn)貼]

sutie

一、什么是 modules？
　　modules 的字面意思就是模塊，在此指的是 kernel modules；簡(jiǎn)單來說，一個(gè)模塊提供了一個(gè)功能，如
isofs、minix、nfs、lp
等等。傳統(tǒng)來講，模塊化有兩個(gè)方法解決：設(shè)計(jì)者可以把各項(xiàng)功能分離到單獨(dú)的叫做線程的處理中去，或者是將內(nèi)核以包含/排除一些功能的方式重新編譯。如果把
功能分離到線程中去，那么內(nèi)核就叫做“微內(nèi)核”(micro-kernel)，這種解決方法增加了線程間協(xié)調(diào)工作的通信開銷。就象名字暗示的那樣，這種解
決方案的優(yōu)點(diǎn)在于內(nèi)核的大小。
　　Linux的解決方案是包含內(nèi)核模塊，這些模塊是可以按需要隨時(shí)裝入和卸下的。這樣做可以使得內(nèi)核的大小和通信量都達(dá)到最小。將模塊從內(nèi)核中獨(dú)立出
來，不必預(yù)先『綁』在 kernel codes 中。這樣做有三種優(yōu)點(diǎn)： 第一， 將來修改 kernel
時(shí)，不必全部重新compile，可節(jié)省不少時(shí)間；第二， 若需要安裝新的 modules ，不必重新 compile kernel，只要插入
(通過insmode指令) 對(duì)應(yīng)的 modules
即可；第三，減少內(nèi)核對(duì)系統(tǒng)資源的占用，內(nèi)核可以集中精力做最基本的事情，把一些擴(kuò)展功能都交由modules實(shí)現(xiàn)。
　　模塊也可以用來嘗試新的內(nèi)核代碼而不需要每次都創(chuàng)建和重激活內(nèi)核。但是，這樣做帶來的問題是：使用內(nèi)核模塊通常會(huì)輕微的增加性能和內(nèi)存開支。一個(gè)可加
載模塊肯定會(huì)產(chǎn)生更多的代碼，這種代碼和額外的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)會(huì)占用更多一點(diǎn)的內(nèi)存。另外因?yàn)殚g接訪問內(nèi)核資源也讓模塊的效率輕微降低。
　　模塊化的思想已經(jīng)被廣泛接受，主要的原因在于它可以擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，用戶可以靈活的配置系統(tǒng)。Apache也采取了這種功能擴(kuò)展方式，在本文中主要討論是內(nèi)核的模塊安裝與卸載，Apache模塊的安裝請(qǐng)參照Apapce的相關(guān)文檔。
二、如何加載模塊？
　　加載內(nèi)核模塊的方法有兩種。第一種使用insmod命令手工把它插入到內(nèi)核。另一個(gè)更智能的方法是在需要的時(shí)候加載這個(gè)模塊︰這叫做按需加載
（demand
loading）。當(dāng)內(nèi)核發(fā)現(xiàn)需要一個(gè)模塊的時(shí)候，例如當(dāng)用戶安裝一個(gè)不在內(nèi)核的文件系統(tǒng)的時(shí)候，內(nèi)核會(huì)請(qǐng)求內(nèi)核守護(hù)進(jìn)程（kerneld）試圖加載合適
的模塊。說到這里就不能不提到內(nèi)核守護(hù)進(jìn)程kerneld了，它非常的聰明，能夠主動(dòng)的把您需要的modules 自動(dòng)插入 kernel，將沒用到的
module
從kernel中清退。Kerneld由兩個(gè)獨(dú)立的部分構(gòu)成：一部分工作于Linux的內(nèi)核，負(fù)責(zé)向daemon發(fā)送請(qǐng)求；另一部分工作于系統(tǒng)的用戶數(shù)據(jù)
區(qū)，負(fù)責(zé)調(diào)入由內(nèi)核請(qǐng)求指定的modules。若少了這個(gè)kerneld，就只能通過手工的方式,用insmode或modeprobe命令進(jìn)行加載。
三、modules的相關(guān)命令介紹
　　與modules有關(guān)的命令有：
          引用:                          
lsmode :列出已經(jīng)被內(nèi)核調(diào)入的模塊
insmode:將某個(gè)module插入到內(nèi)核中
rmmod：將某個(gè)module從內(nèi)核中卸載
depmod: 生成依賴文件，告訴將來的 insmod 要從哪兒調(diào)入 modules。這個(gè)依賴文件就在/lib/modules/[您的kernel版本]/modules.dep。
Kerneld：負(fù)責(zé)自動(dòng)的將模塊調(diào)入內(nèi)核和把模塊從內(nèi)核中卸載。
       
四、編譯一個(gè)最小的Linux內(nèi)核
　　模塊一般用來支持那些不經(jīng)常使用的功能。例如，通常情況下你僅使用撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)，因此網(wǎng)絡(luò)功能并不是任何時(shí)候都需要的，那么就應(yīng)該使用可裝入的模塊來提供
這個(gè)功能。僅在你進(jìn)行撥號(hào)聯(lián)接的時(shí)候，該模塊才被裝入。而在你斷掉連接的時(shí)候它會(huì)被自動(dòng)卸下。這樣會(huì)使內(nèi)核使用內(nèi)存的量最小，減小系統(tǒng)的負(fù)荷。
　　當(dāng)然，那些象硬盤訪問這樣時(shí)時(shí)刻刻都需要的功能，則必須作在內(nèi)核里。如果你搭一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)工作站或web服務(wù)器，那么網(wǎng)絡(luò)功能是時(shí)刻都需要的，你就應(yīng)該考
慮把網(wǎng)絡(luò)功能編譯到內(nèi)核里。另外一個(gè)方法是在啟動(dòng)的時(shí)候就裝入網(wǎng)絡(luò)模塊。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是你不需要重新編譯內(nèi)核。而缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)功能不能特別高效。
　　按照以上的原則，我們首先列出一張清單，看看 kernel 中哪些選項(xiàng)是非有不可的，也就是說，這些東西是必須被編譯到內(nèi)核中的。將那些非必需的模塊剔除到內(nèi)核以外。
　　第一個(gè)是root所在的硬盤配置。哪果您的硬盤是IDE接口，就把 ide 的選項(xiàng)標(biāo)記下來。如果是SCSI接口，請(qǐng)把您的接口參數(shù)及 SCSI id 記標(biāo)下來。
　　第二個(gè)是選擇使用哪一個(gè)文件系統(tǒng)。Linux的默認(rèn)文件系統(tǒng)是是 ext2
，那么就一定要把它標(biāo)記下來。如果機(jī)器中還其它的操作系統(tǒng)，如win98或windows
NT，您還會(huì)可能選擇FAT32或NTFS的支持，不過后面你可以通過手工加載的方式來加入新的模塊支持。
　　第三個(gè)是選擇Linux所支持的可執(zhí)行文件格式。這里有兩種格式可供選擇：
　　elf：這是當(dāng)前Linux普遍支持的可執(zhí)行文件格式，必須編譯到內(nèi)核中 。
　　a.out： 這是舊版的Linux的可執(zhí)行文件各函數(shù)庫(kù)的格式，如果你確認(rèn)肯定用不到這種格式的可執(zhí)行文件，那么就可以不把它編譯到內(nèi)核當(dāng)中。
　　以上這些內(nèi)容，是必須要編譯到內(nèi)核中的。其它的內(nèi)容凡是所有選項(xiàng)中m提示的，都選擇m，這樣可以通過手工的方式添加該模塊。
          代碼:                          
** Loadable module support*Enable loadable module support (CONFIG_MODULES) [Y/n/?]Set version
information on all symbols for modules (CONFIG_MODVERSIONS) [N/y/?]Kernel daemon support (e.g.
autoload of modules) (CONFIG_KERNELD) [Y/n/?]
       
　　分別回答 Y,N,Y 。其中 CONFIG_KERNELD 的 default 值是 N， 所以要注意選擇Y。
　　 make config 完后，仍舊是            代碼:                          make dep; make clean。
       
　　 接下來要 make zlilo 或 make zImage。
　　然后 make modules ; make modules_install 。完成之后，就編譯出一個(gè)沒有調(diào)入多余模塊的一個(gè)“干凈的”內(nèi)核映像文件了。
五、如何手工加載Modules？
　　如果要以手工的方式加載模塊, 建議最好使用 modprobe, 因?yàn)樗�可以解決模塊之間的依賴性問題，以聲卡的部分來說，以sound blaster 為例其總共有以下模塊：
          引用:                          
sb 33652 0 (autoclean)
uart401 6160 0 (autoclean) [sb]
sound 56492 0 (autoclean) [sb uart401]
soundcore 2372 5 (autoclean) [sb sound]
       
　　這些模塊都要加載上來，整個(gè)聲卡才能工作，而且它們之間是有依賴性關(guān)系的。最核心的 soundcore必須首先裝入, 最后裝入sb。但一般人是不知道其先后順序的。因此， modprobe 就是用來解決這個(gè)問題用的。
　　通常我們只要 :modprobe sb
　　它就會(huì)自動(dòng)的找出 sb 用到的所有的模塊, 將它們一一 的加載進(jìn)來，故一般使用者就不用去傷腦筋了。
　　那么內(nèi)核是怎么知道這些模塊間的依賴性關(guān)系的呢？原來，在系統(tǒng)啟動(dòng)腳本里有一條'depmod -a'命令，會(huì)給系統(tǒng)中的所有可用的模塊創(chuàng)建一個(gè)依賴關(guān)系的列表。而 'modprobe module-name'會(huì)使用這個(gè)列表，在裝入指定的
　　模塊前先裝入那些事先裝入的模塊。如果在這個(gè)從屬列表中找不到'module-name'的話，它會(huì)給出相應(yīng)的出錯(cuò)信息。
　　但若使用 insmod, 它可不會(huì)自動(dòng)完成其它模塊的調(diào)入。比如說，我們要加入PPP模塊，用這個(gè)命令：
          代碼:                          
root/root>insmod ppp
root/root>
       
　　如果操作成功，系統(tǒng)出現(xiàn)操作提示符。如果沒有成功，可能出現(xiàn)下列信息：
          引用:                          
/lib/modules/2.2.10/net/ppp.o: unresolved symbol slhc_init_Rsmp_1ca65fca
/lib/modules/2.2.10/net/ppp.o: unresolved symbol slhc_compress_Rsmp_cfd3a418
/lib/modules/2.2.10/net/ppp.o: unresolved symbol slhc_free_Rsmp_b99033d9
/lib/modules/2.2.10/net/ppp.o: unresolved symbol slhc_toss_Rsmp_a152cec0
/lib/modules/2.2.10/net/ppp.o: unresolved symbol slhc_remember_Rsmp_07972313
/lib/modules/2.2.10/net/ppp.o: unresolved symbol slhc_uncompress_Rsmp_3bb36b01
[root /root]#
       
　　這說明，PPP模塊沒有加載成功，錯(cuò)誤提示中的unresolved
symbol說明，PPP模塊所需要的一些模塊還沒有載入。錯(cuò)誤提示第一行的內(nèi)容是：slhc_init_Rsmp_1ca65fca
，這是哪個(gè)模塊？這其中可能需要一些經(jīng)驗(yàn)來做判斷，它是以slhc開頭的，就試試slhc吧。
          代碼:                          
root/root>insmod slhc 一切正常，然后我們?cè)偌虞dPPP模塊
root/root>insmod ppp
root/root>
       
　　這回沒有什么返回信息，說明PPP模塊加載成功了。
六、從內(nèi)存中卸載一個(gè)Modules
　　要卸載一個(gè)模塊，首先用lsmod看看該模塊是否確實(shí)已經(jīng)加載上來，然后再做操作。除此之外，在碰到有依賴關(guān)系的模塊時(shí)，從內(nèi)核中卸載模塊的過程與載
入的過程恰好相反，它遵循“first in last
out“的準(zhǔn)則，即在一系列有依賴關(guān)系的模塊中，必須先卸載最后加載進(jìn)來的模塊，最后卸載最先加載進(jìn)來的模塊。比如：如果要用 rmmod
移除正在使用中的模塊(如上例，要卸載slhc, 但仍有PPP模塊在使用它)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示：Device or resource busy
。所以，在將PPP模塊從內(nèi)存中卸載后，才可能將slhc模塊從內(nèi)存中卸載。
　　總之，在卸載模塊時(shí)，對(duì)于可能出現(xiàn)的模塊間依賴性問題，Linux會(huì)給你提示足夠的信息，仔細(xì)查看這些信息，是能夠?yàn)槟悴扇∠鄳?yīng)的操作并最終解決問題提供幫助的。

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