Linux kernel簡介

內核體系設計分：單內核，微內核

windows是微內核設計。

Linux是單內核設計，但充分借鑒了為微內核體系的優點，為內核引入了模塊化機制。

內核的組成部分

• kernel：內核核心，一般為bz壓縮的image文件，通常位於/boot目錄，名稱為vmlinuz-VERSION-release

• kernel object：內核對象，即為內核模塊，一般放置於/lib/modules/VERSION-release目錄下

  kernel和kernel object的版本號一定要完全一樣，才能正常使用。

  [ ]：不編譯，不使用

  [M]：編譯成模塊，不編譯進內核

  [*]：直接編譯進kernel

• ramdisk：輔助性文件，並非必須，這取決於內核是否能直接驅動rootfs所在的設備。

  里面放的是：

  • 目標設備驅動，例如SCSI設備的驅動；
  • 邏輯設備驅動，例如LVM設備驅動
  • 文件系統，例如xfs文件系統

  它是一個簡裝版的根文件系統

獲取內核版本信息的命令：uname

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

• 獲取內核的release號：

  # uname -r
  2.6.32-754.el6.x86_64
  

  獲取主機名：

  # uname -n
  c610
  # hostname
  c610
  

獲取內核已經裝載了哪些模塊：lsmod

顯示的信息來自/proc/modules文件

Module：模塊名字

size：大小

used by：被哪個模塊使用了，及被引用的次數

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

獲取模塊的詳細信息：modinfo NAME

即使模塊沒有被加載也可以獲得信息，類似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

常用選項：

• 指定顯示的字段：-F filed-name

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

• 顯示模塊文件的路徑：-n

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

• 如果有多個內核，顯示指定內核的信息：-k kernel

裝載/卸載模塊：modprobe

• 裝載模塊：modprobe mode_name

  # modprobe btrfs
  

• 卸載模塊：modprobe -r mode_name

  # modprobe -r btrfs
  

裝載/卸載模塊的另一組命令：

• 裝載模塊：insmod file_name

  裝載時使用模塊文件路徑。

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

  insmod和rpm類似，不能自動解決依賴關系。當你要裝載的模塊所依賴的模塊還沒有被裝載的化，裝載失敗。錯誤信息：Unknown symbol in module。 modeprobe可以自動解決依賴關系。

• 卸載模塊：rmmod mode_name

  卸載時，指定模塊的名字。

  # rmmod xfs
  

生成模塊依賴關系文件：depmod

ramdisk文件的管理

不小心把/boot目錄下的initramfs-3.10.0-957.el7.x86_64.img文件刪除了，下次系統就不能啟動了，所以需要手動制作ramdisk文件。

創建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號

常用選項：

• 除了默認模塊之外，再安裝別的模塊到ramdisk里：--with=<module>
• 內核裝載ramdisk里的模塊前，預先裝載的模塊：--preload=<module>

centos6，7：dracut

kernel參數管理

修改kernel參數的作用：修改了kernel的參數，kernel的行為就發生變化了。

kernel的參數管理是用偽文件系統管理的，因為一切皆文件嘛，kernel參數也被抽象成了文件。

一，目錄/proc就是偽文件系統，kernel的參數在此存儲

• 所以查看kernel參數的值，就是用cat等命令查看/proc目錄下對應的文件即可。
• 所以修改kernel參數的值，就是用echo重定向/proc目錄下對應的文件即可。
• 當然也有專用的命令可以查看和修改kernel的參數。

查看當前運行的kernel的參數

查看內核的所有參數：sysctl -a

• 使用專用命令查看：

  # sysctl abi.vsyscall32
  abi.vsyscall32 = 1
  

• 使用文件系統的命令查看：

  # cat /proc/sys/abi/vsyscall32
  1
  

可以看出來參數是用點分隔的，把點換成/就找到了存儲此參數的文件的路徑。

例如，參數net.ipv4.ip_forward對應的文件的路徑就是：/proc/sys/net/ipv4/ip_forward

參數abi.vsyscall32對應的文件的路徑就是：/proc/sys/abi/vsyscall32

所以/proc/sys/目錄下存放的就是所有kernel參數了。

# 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

修改當前運行的kernel的參數

• 使用專用命令修改：

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

• 使用文件系統的命令修改：

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

• 上面的修改，僅在當前有效，重啟失效。所以配置文件登場

• 通過修改配置文件，讓kernel參數永久有效。

  • 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]

    選項-p后，不給文件路徑的活，就是加載文件/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
    

• 內核參數：net.ipv4.icmp_echo_ignore_all

  • 0：別人發給我的ping請求，我回應，所以別人能ping通我
  • 1：別人發給我的ping請求，我不回應，所以別人不能ping通我，但我還是可以ping別人。

二，目錄/sys也是偽文件系統

• 輸入kernel識別出的各個硬件設備的屬性信息，也有kernel控制硬件的參數，對此參數修改，即可定制硬件設備工作特性。

• udev通過讀取/sys目錄下硬件設備信息，為硬件創建驅動程序（設備文件：/dev/xxx）。udev是用戶空間程序，工具是devadmin，hotplug（熱插拔）

  kernel不知道，開機后，用戶還添加哪些硬件，所以就無法按需創建硬件驅動，所以，kernel2.4以前的做法就是把能知道的所以硬件設備驅動文件都放在/dev目錄下。這種做法，一是浪費空間，二是用戶不能通過/dev目錄下的文件來判斷當前系統上有哪些硬件設備。/sys目錄的出現，就能讓設備按需出現在/dev目錄。

• udev為設備創建驅動程序時，會讀取事先定義好的規則文件

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

# c/c++ 學習互助QQ群：877684253  # 本人微信：xiaoshitou5854