[driver]linux核心動态加載子產品

問題：

把編譯好的子產品放到闆子/lib/modules對應檔案夾下，并且執行了depmod -a, 比如pl2303.ko， 那麼下一次插入pl2303的序列槽線，是否可以識别，也就是自動加載pl2303驅動？

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

一、安裝核心子產品

一般步驟：

1. 在/usr/src/​​Linux​​/下運作make menuconfig把需要編譯成子產品的項打上(M)，儲存并退出。
2. 運作make modules，這一步将在/usr/src/linux/下生成*.o或*.ko檔案。
3. 運作make modeules_install來安裝,這步會把生成的.o或ko檔案拷貝到/lib/modules/`uname -r`/下。

如果你隻要編譯某一個或幾個子產品，就可以用下面這個快速的方法：

1. 找到編譯核心所需要的.config檔案。 在/usr/src/linux/arch目錄下有若幹編譯核心所用的配置。選擇我們想要的配置，将它複制到/usr/src/linux目錄下，改名為.config。 cp /usr/src/linux/arch/x86/xxconfig /usr/src/linux/.config
2. 修改.config檔案，去掉不用的子產品，加上自己想要的子產品。 打開.config，有許多XXXX=m的項，這些都是要被編譯為子產品 的項，因為我們不希望編譯這些子產品，是以要把XXXX=m的項統統去掉。然後再加上我們想要的子產品，例如将# CONFIG_NTFS_FS is not set 改為CONFIG_NTFS_FS=m 當然，可以用你熟悉各種工具來做這件事。
3. 編譯NTFS子產品。在/usr/src/linux目錄下運作指令make modules來編譯我們想要的子產品。
4. 安裝子產品。 編譯後得到的.o檔案在/usr/src/linux/目錄下，手動将它複制到正确的目錄下。 例如cp /usr/src/linux/fs/ntfs/ntfs.o /lib/modules/2.2.16-22/fs/

千萬不能運作指令make modules_install，否則将帶來嚴重的後果，它會删除你系統中的所有子產品，隻安裝剛剛編譯的子產品（ntfs.o）。

二：安裝完成以後，我們就可以加載子產品了

和linux中加載子產品有關的幾個指令分别如下：

depmod， modprobe， lsmod

2.1.先來看看depmod指令：

depmod是一個 用來産生modules.dep和map檔案的程式。在modules.dep檔案中空白行和以'#'開頭的行将被忽略.depmod通過讀取/lib /modules/version目錄下的每一個子產品來建立一個記錄子產品相依性的清單。這個清單就是/lib/modules/version目錄下的 modules.dep。depmod也會在/lib/modules/version目錄下建立許多map檔案,例如 modules.dep,modules.isapnpmap,modules.pcimap,modules.alias這些檔案将會被hotplug 用到。

OPTIONS:

-a --all Probe all modules. This option is enabled by default if no

            file names are given in the command-line.

檢查所有的子產品，這個指令是預設的如果你沒有指定子產品名字的話。

-A --quick This option scans to see if any modules are newer than the

                 modules.dep file before any work is done%3

2.2.再來看看modprobe指令：

modprobe 指令是根據depmod -a的輸出/lib/modules/version/modules.dep來加載全部的所需要子產品。可以通過modprobe -l來顯示可以目前可以加載的子產品。modprobe 在挂載子產品是不用指定子產品檔案的路徑，也不用帶檔案的字尾.o 或.ko， 而insmod 需要的是子產品的所在目錄的絕對路徑，并且一定要帶有子產品檔案名字尾的(modulefile.o 或modulesfile.ko ）。 insmod比較重要的用途是用來​​測試​​子產品的正确性，加載一般都是依靠modprobe。

用法：modprobe xxx.ko        #加載某個子產品

modprobe -r xxx.ko     #解除安裝某個子產品

2.3.lsmod:

lsmod 顯示目前加載的所有 子產品，相當于cat /proc/modules,假設你沒有設定開機加載某個子產品，比如ntfs，那麼開機後執行lsmod，清單裡不會有ntfs這個子產品的，這時你再執行 mount -t ntfs xxx後，執行lsmod後清單裡就會有ntfs這個子產品了。

還要注意的是lsmod顯示的是子產品名，而不是别名(alias)。

2.4.modinfo

顯示kernel子產品的對象檔案，以顯示該子產品的相關資訊

三、系統如何完成動态加載

在核心中有一個“Automatic kernel module loading"功能被編譯到了核心中。當使用者嘗試打開某類型的檔案時，核心會根據需要嘗試加載相應的子產品。我們來看看驅動程式自動加載是怎麼實作的：

  每一個裝置都有Verdon ID, Device ID, SubVendor ID等資訊。而每一個裝置驅動程式，必須說明自己能夠為哪些Verdon ID, Deviece

  ID, SubVendor ID的裝置提供服務。以PCI裝置為例，它是通過一個pci_device_id的​​資料結構​​來實作這個功能的。例如：RTL8139的pci_device_id定義為：

static struct pci_device_id rtl8139_pci_tbl[] = {
      {0x10ec, 0x8139, PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, 0, 0, RTL8139 },
      {0x10ec, 0x8138, PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, 0, 0, RTL8139 },
      ......
｝      

在子產品安裝的時候，depmod會根據子產品中的rtl8139_pci_tbl的資訊，生成下面的資訊，儲存到/lib/modules/uname-r /modules.alias檔案中，其内容如下：

alias pci:v000010ECd00008138sv*sd*bc*sc*i* 8139too
alias pci:v000010ECd00008139sv*sd*bc*sc*i* 8139too
......      

另外在/lib/modules/uname-r /modules.dep檔案中還儲存這子產品之間的依賴關系，其内容如下：

(這裡省去了路徑資訊。)

8139too.ko:mii.ko

在核心啟動過程中，

• 總線驅動程式會按總線協定進行總線枚舉，并且為每一個裝置建立一個裝置對象(總線驅動程式總是內建在核心之中，不能夠按子產品方式加載，你可以通過make menuconfig進入Bus options，這裡面的各種總線，你隻能夠選擇Y或N，而不能選擇M.)。
• 每一個總線對象有一個kset對象，每一個裝置對象嵌入了一個kobject對象，kobject連接配接在kset對象上，這樣總線和總線之間，總線和裝置之間就組織成一顆樹狀結構。
• 當總線驅動程式為掃描到的裝置建立裝置對象時，會初始化kobject對象，并把它連接配接到裝置樹中，同時會調用kobject_uevent()把這個(添加新設 備的)事件，以及相關資訊(包括裝置的VendorID,DeviceID等資訊)。
• 通過netlink發送到使用者态中。在使用者态的udevd檢測到這個 事件，就可以根據這些資訊，打開/lib/modules/uname-r /modules.alias檔案，根據 alias pci:v000010ECd00008138sv*sd*bc*sc*i* 8139too 得知這個新掃描到的裝置驅動子產品為8139too。
• 于是modprobe就知道要加載8139too這個子產品了，同時modprobe根據 modules.dep檔案發現，8139too依賴于mii.ko，如果mii.ko沒有加載，modprobe就先加載mii.ko，接着再加載 8139too.ko。

實驗

在你的shell中，運作：

# ps aux | grep udevd

# kill -9 25063 然後跟蹤udevd，在shell中運作：

# strace -f /sbin/udevd --daemon

......
 close(8)                                = 0
 munmap(0xb7f8c000, 4096)                = 0
 select(7, [3 4 5 6], NULL, NULL, NULL      

我們發現udevd在這裡被阻塞在select()函數中。 select函數原型如下：  int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct

• 第一個參數：nfds表示最大的檔案描述符号，這裡為7(明明是6 ?)。
• 第二個參數：readfds為讀檔案描述符集合，這裡為3,4,5,6.
• 第三個參數：writefds為寫檔案描述符集合，這裡為NULL。
• 第四個參數：exceptfds為異常檔案描述符集合，這裡為NULL。 第五個參數：timeout指定逾時時間，這裡為NULL。

select函數的作用是：

如果readfds中的任何一個檔案有資料可讀，或者witefds中的任何一個檔案可以寫入，或者exceptfds中的任 何一個檔案出現異常時，就傳回。否則阻塞目前程序，直到上訴條件滿足，或者因阻塞時間超過了timeout指定的時間，目前程序被喚醒，select返 回。 是以，在這裡udevd等待3,4,5,6這幾個檔案有資料可讀，才會被喚醒。現在，到shell中運作： 27615 ...... strace -o /tmp/udevd.debug -f /sbin/udevd --daemon root 27617  udevd的程序id為27617，現在我們來看看select等待的幾個檔案： # cd /proc/27615/fd # ls -l udevd的标準輸入，标準輸出，标準錯誤全部為 /dev/null. 0 -> /dev/null 1 -> /dev/null 2 -> /dev/null  udevd在下面這幾個檔案上等待。 3 -> /inotify 4 -> socket:[331468] 5 -> socket:[331469] 6 -> pipe:[331470] 7 -> pipe:[331470]

由于不友善在運作中插入一塊8139的網卡，是以現在我們以一個U盤來做試驗，當你插入一個U盤後，你将會看到strace的輸出，從它的輸出可以看到 udevd在select傳回後，調用了modprobe加載驅動子產品，并調用了sys_mknod，在dev目錄下建立了相應的節點。 

execve("/sbin/modprobe", ["/sbin/modprobe", "-Q", "usb:v05ACp1301d0100dc00dsc00dp00"...] ...... mknod("/dev/sdb", S_IFBLK|0660, makedev(8, 16)) = 0      

這裡modprobe的參數"usb:v05AC..."對應modules.alias中的某個子產品。 可以通過udevmonitor來檢視核心通過netlink發送給udevd的消息，在shell中運作： # udevmonitor --env 然後再插入U盤，就會看到相關的發送給udevd的消息。

四、核心子產品加載的配置：

有時候需要一次性加載許多子產品，需要在一個地方統一配置modprobe的選項等，有一個比較重要的檔案： /etc/modprobe.conf , 在opensuse中，和它有關的還有modprobe.d/檔案夾下的許多檔案和 modprobe.conf.local 檔案，在 /etc/modprobe.conf 裡會include其它所有的檔案，一般建議在 modprobe.conf.local 中修改自己的配置。  /etc/modprobe.conf 其實就是用于 寫入子產品的加載指令或子產品的别名的定義等。 man modprobe.conf

alias

options

install modulename command...使用自己定義的指令去加載指定的子產品，如install fred /sbin/modprobe barney; /sbin/modprobe

              --ignore-install fred" 每次加載fred子產品的時候用的是 “/sbin/modprobe barney; /sbin/modprobe

              --ignore-install fred”指令

remove

include filename 引入其它檔案

五、核心子產品開機自動挂載：