Linux kernel简介

内核体系设计分：单内核，微内核

windows是微内核设计。

Linux是单内核设计，但充分借鉴了为微内核体系的优点，为内核引入了模块化机制。

内核的组成部分

• kernel：内核核心，一般为bz压缩的image文件，通常位于/boot目录，名称为vmlinuz-VERSION-release

• kernel object：内核对象，即为内核模块，一般放置于/lib/modules/VERSION-release目录下

  kernel和kernel object的版本号一定要完全一样，才能正常使用。

  [ ]：不编译，不使用

  [M]：编译成模块，不编译进内核

  [*]：直接编译进kernel

• ramdisk：辅助性文件，并非必须，这取决于内核是否能直接驱动rootfs所在的设备。

  里面放的是：

  • 目标设备驱动，例如SCSI设备的驱动；
  • 逻辑设备驱动，例如LVM设备驱动
  • 文件系统，例如xfs文件系统

  它是一个简装版的根文件系统

获取内核版本信息的命令：uname

• 内核文件所在位置：/boot/vmlinuz-VERSION.release

• 获取内核的release号：

  # uname -r
  2.6.32-754.el6.x86_64
  

  获取主机名：

  # uname -n
  c610
  # hostname
  c610
  

获取内核已经装载了哪些模块：lsmod

显示的信息来自/proc/modules文件

Module：模块名字

size：大小

used by：被哪个模块使用了，及被引用的次数

# lsmod
Module                  Size  Used by
xt_CHECKSUM            12549  1
ipt_MASQUERADE         12678  3
nf_nat_masquerade_ipv4    13412  1 ipt_MASQUERADE
tun                    31740  1

获取模块的详细信息：modinfo NAME

即使模块没有被加载也可以获得信息，类似rpm -ql命令。

# modinfo xfs
filename:       /lib/modules/3.10.0-957.el7.x86_64/kernel/fs/xfs/xfs.ko.xz
license:        GPL
description:    SGI XFS with ACLs, security attributes, no debug enabled
author:         Silicon Graphics, Inc.
alias:          fs-xfs
retpoline:      Y
rhelversion:    7.6
srcversion:     799C7EBA4C499822FD1E465
depends:        libcrc32c
intree:         Y
vermagic:       3.10.0-957.el7.x86_64 SMP mod_unload modversions
signer:         CentOS Linux kernel signing key
sig_key:        B7:0D:CF:0D:F2:D9:B7:F2:91:59:24:82:49:FD:6F:E8:7B:78:14:27
sig_hashalgo:   sha256

常用选项：

• 指定显示的字段：-F filed-name

  # modinfo -F filename xfs
  /lib/modules/3.10.0-957.el7.x86_64/kernel/fs/xfs/xfs.ko.xz
  

• 显示模块文件的路径：-n

  # modinfo -n xfs
  /lib/modules/3.10.0-957.el7.x86_64/kernel/fs/xfs/xfs.ko.xz
  

• 如果有多个内核，显示指定内核的信息：-k kernel

装载/卸载模块：modprobe

• 装载模块：modprobe mode_name

  # modprobe btrfs
  

• 卸载模块：modprobe -r mode_name

  # modprobe -r btrfs
  

装载/卸载模块的另一组命令：

• 装载模块：insmod file_name

  装载时使用模块文件路径。

  # insmod /lib/modules/3.10.0-957.el7.x86_64/kernel/fs/xfs/xfs.ko.xz
  # insmod `modinfo -n xfs`
  

  insmod和rpm类似，不能自动解决依赖关系。当你要装载的模块所依赖的模块还没有被装载的化，装载失败。错误信息：Unknown symbol in module。 modeprobe可以自动解决依赖关系。

• 卸载模块：rmmod mode_name

  卸载时，指定模块的名字。

  # rmmod xfs
  

生成模块依赖关系文件：depmod

ramdisk文件的管理

不小心把/boot目录下的initramfs-3.10.0-957.el7.x86_64.img文件删除了，下次系统就不能启动了，所以需要手动制作ramdisk文件。

创建ramdisk文件的命令：

centos5，6，7：mkinitrd

# mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

/boot/initramfs-$(uname -r).img：指定ramdisk的文件名。

$(uname -r)：指定kernel的release号

常用选项：

• 除了默认模块之外，再安装别的模块到ramdisk里：--with=<module>
• 内核装载ramdisk里的模块前，预先装载的模块：--preload=<module>

centos6，7：dracut

kernel参数管理

修改kernel参数的作用：修改了kernel的参数，kernel的行为就发生变化了。

kernel的参数管理是用伪文件系统管理的，因为一切皆文件嘛，kernel参数也被抽象成了文件。

一，目录/proc就是伪文件系统，kernel的参数在此存储

• 所以查看kernel参数的值，就是用cat等命令查看/proc目录下对应的文件即可。
• 所以修改kernel参数的值，就是用echo重定向/proc目录下对应的文件即可。
• 当然也有专用的命令可以查看和修改kernel的参数。

查看当前运行的kernel的参数

查看内核的所有参数：sysctl -a

• 使用专用命令查看：

  # sysctl abi.vsyscall32
  abi.vsyscall32 = 1
  

• 使用文件系统的命令查看：

  # cat /proc/sys/abi/vsyscall32
  1
  

可以看出来参数是用点分隔的，把点换成/就找到了存储此参数的文件的路径。

例如，参数net.ipv4.ip_forward对应的文件的路径就是：/proc/sys/net/ipv4/ip_forward

参数abi.vsyscall32对应的文件的路径就是：/proc/sys/abi/vsyscall32

所以/proc/sys/目录下存放的就是所有kernel参数了。

# ll /proc/sys
dr-xr-xr-x 0 root root 0 Feb 23 07:34 abi
dr-xr-xr-x 0 root root 0 Feb 23 07:31 crypto
dr-xr-xr-x 0 root root 0 Feb 23 07:34 debug
dr-xr-xr-x 0 root root 0 Feb 23 07:34 dev
dr-xr-xr-x 0 root root 0 Feb 23 07:31 fs
dr-xr-xr-x 0 root root 0 Feb 23 07:31 kernel
dr-xr-xr-x 0 root root 0 Feb 23 07:31 net
dr-xr-xr-x 0 root root 0 Feb 23 07:31 vm

修改当前运行的kernel的参数

• 使用专用命令修改：

  # sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
  net.ipv4.ip_forward = 1
  # sysctl net.ipv4.ip_forward
  net.ipv4.ip_forward = 1
  

• 使用文件系统的命令修改：

  # echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
  # sysctl net.ipv4.ip_forward
  net.ipv4.ip_forward = 0
  

• 上面的修改，仅在当前有效，重启失效。所以配置文件登场

• 通过修改配置文件，让kernel参数永久有效。

  • centos6：修改/etc/sysctl.conf

    修改完文件后，不能立即生效。要想立即生效，可以使用：sysctl -p [filename]

    选项-p后，不给文件路径的活，就是加载文件/etc/sysctl.conf文件。

    修改/etc/sysctl.conf文件：
    net.ipv4.ip_forward = 1
    # cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
    0
    [root@c610 ~]# sysctl -p
    net.ipv4.ip_forward = 1
    [root@c610 ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
    1
    

  • centos7：修改/etc/sysctl.d/*.conf文件

    # emacs -nw /etc/sysctl.d/test1.conf
    net.ipv4.ip_forward = 0
    # cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
    1
    # sysctl -p /etc/sysctl.d/test1.conf
    net.ipv4.ip_forward = 0
    # cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
    0
    

• 内核参数：net.ipv4.icmp_echo_ignore_all

  • 0：别人发给我的ping请求，我回应，所以别人能ping通我
  • 1：别人发给我的ping请求，我不回应，所以别人不能ping通我，但我还是可以ping别人。

二，目录/sys也是伪文件系统

• 输入kernel识别出的各个硬件设备的属性信息，也有kernel控制硬件的参数，对此参数修改，即可定制硬件设备工作特性。

• udev通过读取/sys目录下硬件设备信息，为硬件创建驱动程序（设备文件：/dev/xxx）。udev是用户空间程序，工具是devadmin，hotplug（热插拔）

  kernel不知道，开机后，用户还添加哪些硬件，所以就无法按需创建硬件驱动，所以，kernel2.4以前的做法就是把能知道的所以硬件设备驱动文件都放在/dev目录下。这种做法，一是浪费空间，二是用户不能通过/dev目录下的文件来判断当前系统上有哪些硬件设备。/sys目录的出现，就能让设备按需出现在/dev目录。

• udev为设备创建驱动程序时，会读取事先定义好的规则文件

  • centos7：一般在/etc/udev/rules.d/目录，以及/usr/lib/udev/rules.d/目录下。
  • centos6：一般在/etc/udev/rules.d/目录

# c/c++ 学习互助QQ群：877684253  # 本人微信：xiaoshitou5854