Модули ядра Linux
Как вы знаете из статьи что такое ядро Linux, ядро является монолитным. Это значит, что весь исполняемый код сосредоточен в одном файле. Такая архитектура имеет некоторые недостатки, например, невозможность установки новых драйверов без пересборки ядра. Но разработчики нашли решение и этой проблеме, добавив систему модулей.
Ядро Linux позволяет драйверам оборудования, файловых систем, и некоторым другим компонентам быть скомпилированными отдельно — как модули, а не как часть самого ядра. Таким образом, вы можете обновлять драйвера не пересобирая ядро, а также динамически расширять его функциональность. А еще это значит, что вы можете включить в ядре только самое необходимое, а все остальное подключать с помощью модулей. Это очень просто.
Модули ядра Linux
В этой статье мы рассмотрим модули ядра Linux, основы работы с ними, просмотр уже загруженных модулей, загрузку, установку и отключение модулей. А также полное отключение, добавление в черный список и добавление новых модулей ядра.
Модули ядра Linux собираются только под определенную версию ядра, есть способ запуска модуля независимо от версии ядра, если они совместимы с помощью dkms, но об этом мы поговорим позже.
Находятся все модули в папке /lib/modules/. Учитывая, что модули рассчитаны только для определенной версии ядра, то в этой папке создается отдельная подпапка, для каждой установленной в системе версии ядра. В этой папке находятся сами модули и дополнительные конфигурационные файлы, модули отсортированы по категориям, в зависимости от назначения например:
Перед тем как переходить к практике, давайте коротко рассмотрим основные команды для управления модулями.
- lsmod — посмотреть загруженные модули
- modinfo — информация о модуле
- insmod — загрузить модуль
- rmmod — удалить модуль
Работа с модулями ядра Linux выполняется, в основном, с помощью этих команд, но могут использовать и другие.
Все модули
Такая задача возникает нечасто, но если вы хотите посмотреть все установленные модули ядра Linux в системе, делается очень просто. Все модули расположены в папке /lib/modules, а поэтому очень просто вычислить их все одной командой, или даже просто зайти в папку файловым менеджером и посмотреть.
В Ubuntu команда будет выглядеть вот так:
dpkg -S *.ko | grep /lib/modules
Можно смастерить такую конструкцию с помощью find:
Можем искать только для текущего ядра:
find /lib/modules/$(uname -r) -name *.ko
Также, все модули записаны в конфигурационном файле /lib/modules/modules.aliases, поэтому мы можем просто посмотреть его содержимое:
Если хотим проверить установлен ли определенный модуль ядра Linux, отфильтруем вывод любой из команд с помощью grep:
find /lib/modules -name *.ko | grep vbox
Что загружено?
Все информация о загруженных модулях хранится в файле /proc/modules, мы можем ее вывести командой:
Но для этого дела есть более цивилизованные методы. Это утилита lsmod и modinfo. Чтобы посмотреть загруженные модули ядра linux выполните:
Удобно проверять загружен ли модуль с помощью grep:
А более подробную информацию о каждом модуле можно получить с помощью утилиты modinfo:
Здесь вы можете увидеть файл модуля, его лицензию, автора и зависимости. Зависимости — это те модули, которые должны быть загружены для его нормальной работы. К сожалению, не для всех модулей доступно нормальное описание, но вы можете попробовать посмотреть описание зависимостей модуля.
Запуск модулей ядра
Загрузить модуль ядра Linux можно с помощью команд modprobe или insmod. Например, загрузим модуль vboxdrv
Чтобы загрузить модуль ядра linux с помощью insmod необходимо передать адрес файла модуля:
sudo insmod /lib/modules/4.1.20-11-default/weak-updates/misc/vboxdrv.ko
Напоминаю, что его можно узнать с помощью команды modinfo. Запуск модуля ядра Linux предпочтительно выполнять с помощью modprobe, поскольку эта команда не только находит файл модуля в файловой системе, но и загружает все его зависимости.
Удаление модулей ядра
Здесь аналогично две команды — modprobe, позволяет удалить модуль если ей передать опцию -r, а также есть команда rmmod. Начнем с modprobe:
Другая команда в этом случае выглядит немного проще:
Если вы получили ошибку во время выгрузки модуля, например: rmmod: ERROR: Module vboxdrv is in use by: vboxnetadp vboxnetflt, значит он еще используется другими модулями, и сначала нужно выгрузить их. В данном случае это vboxnetadp и vboxnetflt. Правильно отработавшая команда не должна ничего возвращать.
rmmod vboxnetadp vboxnetflt
Блокирование загрузки модулей
Иногда, во время загрузки системы для используемых нами устройств, загружаются не те модули ядра Linux, они либо не поддерживают нужную функциональность либо конфликтуют с другими модулями. Ярким примером можно назвать загрузку драйвера b43 вместо brcmsmac для беспроводных адаптеров Broadcom. Чтобы решить эту проблему вы можете добавлять модули в черный список. Для этого достаточно добавить одну строчку в файл /etc/modprobe.d/blacklist.conf:
sudo vi /etc/modprobe.d/blacklist.conf
Этот код добавит в черный список модуль b43.
Автозагрузка модулей
Кроме чёрного списка существует отдельный каталог, в котором можно настроить автоматическую загрузку модулей при старте системы. Это /etc/modules.load.d/. Этот каталог тоже содержит конфигурационные файлы с расширением *.conf, в которых перечислены все модули, которые надо загружать при старте системы. Для добавления своего модуля можно воспользоваться файлом /etc/modules.load.d/modules.conf. Например, добавим brcmsmac:
sudo vi /etc/modules.load.d/modules.conf
Установка модулей ядра Linux
Собранные для этой версии ядра модули вы можете просто скопировать в нужную папку, собственно, мы так и поступаем, когда собираем ядро из исходников. Но с проприетарными драйверами и другими внешними драйверами, не поставляемыми в комплекте с ядром дело обстоит иначе. Эти модули поддерживают несколько версий ядра, но для их установки используется специальная технология — DKMS (Dynamic Kernel Module Support). Причем модуль, установленный таким образом один раз, будет пересобираться для каждой новой версии ядра автоматически. Обычно такие модули поставляются в виде пакетов, которые устанавливаются как и все другие приложения пакетным менеджером. Ручная установка модулей с помощью dkms выходит за рамки данной статьи.
Выводы
Скорее всего, вам редко придется возиться с этими модулями. Но работа с модулями ядра будет необходима, если ваш дистрибутив не поддерживает аппаратное обеспечение вашего устройства из коробки, а также когда вы работаете со сторонним программным обеспечением, таким как VirtualBox, Vmware и т д. Но очень полезно знать как обращаться с модулями, когда вам нужно добавить или удалить их. Даже если у вас нет необходимости в этом сейчас, вы можете протестировать, как все работает, чтобы быть вооруженным потом.
Обнаружили ошибку в тексте? Сообщите мне об этом. Выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter.
How to Rebuild and Install the Kernel and Kernel Modules on Ubuntu
This article requires an update as it pertains to older revisions of hardware and software.
Introduction
TechNexion provides Ubuntu demo images for some SOM/baseboard configurations. While these are good for initial hardware evaluation, and make installing new applications and packages easy, sometimes developers need to extend the platform by customizing the kernel and device drivers. This is a step-by-step procedure showing you how do to this.
Applicable Platforms
Download and install the toolchain by following the steps in this article:
Get the kernel source code from the TechNexion Linux Git repository:
Set up the kernel using the default TechNexion kernel configuration:
Then, you can select new drivers to be included as either built-in (compiled into the kernel image) or as kernel modules using the menuconfig tool:
After finishing the selection, save your configuration and build the kernel and modules:
Make a temp directory for the modules. The modules_install target wants a target directory as it normally installs to a specific path in the host system.
Install the modules to the directory:
After that is done, build the device tree for your SOM. The device tree depends on the both the SOM and SOC as well as the baseboard you are using:
List of device tree names:
For this article, we will assume we are building for Pico-imx6 Quad running on a Pico Pi, so the command is:
Pack up the modules into a nice .tar.gz file:
Make a temporary directory on your target system:
If you have the target system on your local network, you can copy the files to the target system using scp. Note that «technexion.local» represents the target name located via MDNS/Bonjour. The default username/password is ubuntu/ubuntu.
Alternatively, you can transfer the files using a USB flash drive if you don’t have the target system on your local network. On your TARGET system: Go home:
Make a directory to mount the boot partition (where we will replace the kernel and device tree file):
Unpack the modules to the right directory:
Once this is all done, you should reboot the system. If everything goes well, it should come right up. If you’ve missed a module or two, you can always reconfigure the kernel and rebuild the modules, and transfer the modules back over.