Linux 内核是一种开源的类 Unix 操作系统宏内核。
Linux 内核是 Linux 操作系统的主要组件，也是计算机硬件与其进程之间的核心接口。它负责两者之间的通信，还要尽可能高效地管理资源。之所以称为内核，是因为它在操作系统中就像果实硬壳中的种子一样，并且控制着硬件的所有主要功能。内核的用途主要有以下 4 项工作：
- 内存管理：追踪记录有多少内存存储了什么以及存储在哪里
- 进程管理：确定哪些进程可以使用中央处理器、何时使用以及持续多长时间
- 设备驱动程序：充当硬件与进程之间的调解程序/解释程序
- 系统调用和安全防护：从流程接受服务请求
在正确实施的情况下，内核对于用户是不可见的，它在自己的小世界(称为内核空间)中工作，并从中分配内存和跟踪所有内容的存储位置。用户所看到的内容则被称为用户空间。这些应用通过系统调用接口(SCI)与内核进行交互。
Linux系统内核概述
1. 内核简介
单内核体系设计、但充分借鉴了微内核设计体系的优点，为内核引入模块化机制。
Linux 内核的重要组成部分，主要有以下几部分：
- kernel内核核心，一般为 bzImage通常在 /boot 目录下，名称为 vmlinuz-VERSION-RELEASE
- kernel object内核对象，一般放置于 /lib/modules/VERSION-RELEASE/[ ] ==> N ==> 不编译进内核[M] ==> M ==> 编译为模块文件[*] ==> Y ==> 编译进内核
- 辅助文件(ramdisk)initrdinitramfs
2. 内核模块
2.1 uname 命令
使用格式
- uname [OPTION]...
参数解释
- -n 显示节点名称
- -r 显示VERSION-RELEASE
- -s 内核名称
- -v 内核版本
- -n 节点名
- -m 硬件名称
- -i 硬件平台
- -p 处理器类型
- -o 操作系统
-
# uname -m
-
i686
-
-
# uname -r
-
2.6.
32-
573.22.
1.el6.i686
-
-
# uname -a
-
Linux MyServer
2.6.
32-
573.22.
1.el6.i686 ... i686 i386 GNU/Linux
2.2 lsmod 命令
显示由核心已经装载的内核模块
命令定义
- 显示的内容来自于: /proc/modules 文件。
- 使用 lsmod 命令时，常会采用类似 lsmod | grep -i ext4 这样的命令来查询系统是否加载了某些模块。
-
# cat /proc/modules
-
iptable_filter
2173
0 - Live
0xed9b2000
-
ip_tables
9567
1 iptable_filter, Live
0xed9a9000
-
ext3
203718
1 - Live
0xed962000
-
jbd
65315
1 ext3, Live
0xed904000
-
xenfs
4360
1 - Live
0xed8e6000
-
ipv6
271097
14 - Live
0xed88e000
-
xen_netfront
15871
0 - Live
0xed7d9000
-
ext4
339812
2 - Live
0xed764000
-
jbd2
75927
1 ext4, Live
0xed6d9000
-
mbcache
6017
2 ext3,ext4, Live
0xed6b7000
-
xen_blkfront
19209
5 - Live
0xed69f000
-
dm_mirror
11969
0 - Live
0xed68d000
-
dm_region_hash
9644
1 dm_mirror, Live
0xed67e000
-
dm_log
8322
2 dm_mirror,dm_region_hash, Live
0xed672000
-
dm_mod
84711
11 dm_mirror,dm_log, Live
0xed64e000
-
# lsmod | grep ext4
-
ext4
339812
2
-
jbd2
75927
1 ext4
-
mbcache
6017
2 ext3,ext4
字段含义
- 第 1 列：表示模块的名称
- 第 2 列：表示模块的大小
- 第 3 列：表示依赖模块的个数
- 第 4 列：表示依赖模块的内容
-
# lsmod
-
Module Size Used
by
-
iptable_filter
2173
0
-
ip_tables
9567
1 iptable_filter
-
ext3
203718
1
-
jbd
65315
1 ext3
-
xenfs
4360
1
-
ipv6
271097
14
-
xen_netfront
15871
0
-
ext4
339812
2
-
jbd2
75927
1 ext4
-
mbcache
6017
2 ext3,ext4
-
xen_blkfront
19209
5
-
dm_mirror
11969
0
-
dm_region_hash
9644
1 dm_mirror
-
dm_log
8322
2 dm_mirror,dm_region_hash
-
dm_mod
84711
11 dm_mirror,dm_log
2.3 modinfo 命令
显示模块的详细描述信息
命令定义
- modinfo 列出 Linux 内核中命令行指定的模块的信息。
- modinfo 能够查询系统中未安装的模块信息。
- 若模块名不是一个文件名，则会在 /lib/modules/version 目录中搜索，就像 modprobe 一样。
- modinfo 默认情况下，为了便于阅读，以下面的格式列出模块的每个属性：fieldname : value。
语法
- modinfo [选项] [ modulename|filename... ]
选项
- -n 只显示模块文件路径
- -p 显示模块参数
- -a author
- -d description
- -l license
- -0 使用’\0’字符分隔 field 值，而不是一个新行，对脚本比较有用
实战演示
-
# modinfo ext4
-
filename: /
lib/modules/
2.6.
32-
573.22.
1.el6.i686/kernel/fs/ext4/ext4.ko
-
license: GPL
-
description: Fourth Extended Filesystem
-
author: Remy Card, Stephen Tweedie, Andrew Morton, Andreas Dilger, Theodore
and others
-
srcversion: CB1B990F5A758DFB0FB12F1
-
depends: mbcache,jbd2
-
vermagic:
2.6.
32-
573.22.
1.el6.i686 SMP mod_unload modversions
686
-
-
# modinfo btrfs
-
filename: /
lib/modules/
2.6.
32-
573.22.
1.el6.i686/kernel/fs/btrfs/btrfs.ko
-
license: GPL
-
alias: devname:btrfs-control
-
alias:
char-major-
10-
234
-
srcversion: B412C18B0F5BF7F1B3C941A
-
depends: libcrc32c,zlib_deflate,lzo_compress,lzo_decompress
-
vermagic:
2.6.
32-
573.22.
1.el6.i686 SMP mod_unload modversions
686
2.4 modprobe 命令
装载或卸载内核模块
命令定义
- 配置文件/etc/modprobe.conf/etc/modprobe.d/*.conf
- 解决依赖modprobe需要一个最新的modules.dep文件，可以用depmod来生成该文件列出了每一个模块需要的其他模块，modprobe使用这个去自动添加或删除模块的依赖
bash
-
# modules.dep为解决依赖的配置文件，modules.dep.bin二进制文件运行
-
# ls /lib/modules/2.6.32-358.6.1.el6.i686/
-
build modules.block modules.ieee1394map modules.ofmap modules.symbols.
bin weak-updates
-
extra modules.ccwmap modules.inputmap modules.order modules.usbmap
-
kernel modules.dep modules.isapnpmap modules.pcimap source
-
modules.alias modules.dep.
bin modules.modesetting modules.seriomap updates
-
modules.alias.
bin modules.drm modules.networking modules.symbols vdso
语法
- modprobe [ -c ]
- modprobe [ -l ] [ -t dirname ] [ wildcard ]
- modprobe [ -r ] [ -v ] [ -n ] [ -i ] [ modulename … ]
选项
- -v显示程序在干什么，通常在出问题的情况下，modprobe 才显示信息
- -C重载，默认配置文件(/etc/modprobe.conf 或 /etc/modprobe.d)
- -c输出配置文件并退出
- -n可以和 -v 选项一起使用，调试非常有用
- -i该选项会使得 modprobe 忽略配置文件中的，在命令行上输入的 install 和 remove
- -q一般 modprobe 删除或插入一个模块时，若没有找到会提示错误。使用该选项，会忽略指定的模块，并不提示任何错误信息。
- -r该选项会导致 modprobe 去删除，而不是插入一个模块通常没有没有理由去删除内核模块，除非是一些有 bug 的模块
- -f使用该选项是比较危险的和同时使用 –force-vermagic，–force-modversion 一样
- -l列出所有模块
- -a插入所有命令行中的模块
- -t强制 -l 显示 dirname 中的模块
- -s错误信息写入 syslog
2.5 depmod 命令
内核模块依赖关系文件及系统信息映射文件的生成工具
语法
- depmod [-adeisvV][-m <文件>][--help][模块名称]
参数
- -a 分析所有可用的模块
- -d 执行排错模式
- -e 输出无法参照的符号
- -i 不检查符号表的版本
- -m<文件> 使用指定的符号表文件
- -s 在系统记录中记录错误
- -v 执行时显示详细的信息
- -V 显示版本信息
- --help 显示帮助
2.6 insmod 和 rmmod 命令
装载或卸载内核模块
不解决依赖关系，需要自己手动卸载
insmod命令
- 向 Linux 内核中插入一个模块
- insmod 是一个向内核插入模块的小程序
- 大多数用户使用 modprobe 因为它比较智能化
- insmod [ filename ] [ module options... ]
rmmod命令
- 命令解析删除内核中的一模块rmmod 是一个可以从内核中删除模块的小程序，大多数用户使用modprobe -r去删除模块
- 语法格式rmmod [ modulename ]
- 参数选项-f除非编译内核时 CONFIG_MODULE_FORCE_UNLOAD 被设置该命令才有效果，否则没效果用该选项可以删除正在被使用的模块，设计为不能删除的模块，或者标记为 unsafe 的模块-wrmmod 拒绝删除正在被使用的模块使用该选项后，指定的模块会被孤立起来，直到不被使用-s将错误信息写入 syslog，而不是标准错误(stderr)
3. /proc 目录
内核把自己内部状态信息及统计信息，以及可配置参数通过 proc 伪文件系统加以输出。
-
# ls /proc/
-
1 1173 22 29855 35 47 60 973 filesystems loadavg scsi version
-
10 12 23 3 36 48 600 buddyinfo fs locks self vmallocinfo
-
1071 13 232 30 37 49 61 bus interrupts mdstat slabinfo vmstat
-
1082 14 234 31 38 5 62 cgroups iomem meminfo softirqs xen
-
1085 15 24 31314 39 528 7 cmdline ioports misc
stat zoneinfo
-
11 16 25 317 4 531 739 cpuinfo irq modules swaps
-
1150 17 252 318 40 543 8 crypto kallsyms mounts sys
-
1162 18 253 32 41 56 808 devices kcore mtd sysrq-trigger
-
1163 19 26 320 42 566 830 diskstats keys net sysvipc
-
1165 1908 27 33 43 567 853 dma key-users pagetypeinfo timer_list
-
1167 2 28 330 44 57 9 driver kmsg partitions timer_stats
-
1169 20 29 334 45 59 94 execdomains kpagecount sched_debug
tty
-
1171 21 29853 34 46 6 95 fb kpageflags schedstat
uptime
3.1 sysctl 命令
语法格式
- sysctl(选项)(参数)
命令参数
- -n 打印值时不打印关键字
- -e 忽略未知关键字错误
- -N 仅打印名称
- -w 当改变 sysctl 设置时使用此项
- -p 从配置文件 /etc/sysctl.conf 加载内核参数设置
- -a 打印当前所有可用的内核参数变量和值
- -A 以表格方式打印当前所有可用的内核参数变量和值
默认配置文件
- /etc/sysctl.conf
命令使用方式
- (1) 设置某参数sysctl -w parameter=VALUE
- (2) 通过读取配置文件设置参数sysctl -p [/path/to/conf_file]
参数说明
- 只读：输出信息
- 可写：可接受用户指定“新值”来实现对内核某功能或特性的配置/proc/sys
两种修改方式
- (1) sysctl 命令用于查看或设定此目录中诸多参数sysctl -w path.to.parameter=VALUEsysctl -w kernel.hostname=mail.escapelife.com
- (2) echo 命令通过重定向的方式也可以修改大多数参数的值echo "VALUE" > /proc/sys/path/to/parameterecho "www.escapelife.com" > /proc/sys/kernel/hostname
配置文件中常用的几个参数
- net.ipv4.ip_forward
- /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
- vm.drop_caches
- /proc/sys/vm/drop_caches
- kernel.hostname
- /proc/sys/kernel/hostname
3.2 修改配置文件
-
# cat /etc/sysctl.conf
-
# Kernel sysctl configuration file for Red Hat Linux
-
-
# Controls IP packet forwarding
-
net.ipv4.ip_forward
=
0
-
-
# Controls source route verification
-
net.ipv4.conf.default.rp_filter
=
1
-
-
# Do not accept source routing
-
net.ipv4.conf.default.accept_source_route
=
0
-
-
# Controls the System Request debugging functionality of the kernel
-
kernel.sysrq
=
0
-
-
# Controls whether core dumps will append the PID to the core filename.
-
# Useful for debugging multi-threaded applications.
-
kernel.core_uses_pid
=
1
-
-
# Controls the use of TCP syncookies
-
net.ipv4.tcp_syncookies
=
1
-
-
# Disable netfilter on bridges.
-
net.bridge.bridge
-nf
-
call
-ip6tables
=
0
-
net.bridge.bridge
-nf
-
call
-iptables
=
0
-
net.bridge.bridge
-nf
-
call
-arptables
=
0
-
-
# Controls the default maxmimum size of a mesage queue
-
kernel.msgmnb
=
65536
-
-
# Controls the maximum size of a message, in bytes
-
kernel.msgmax
=
65536
-
-
# Controls the maximum shared segment size, in bytes
-
kernel.shmmax
=
4294967295
-
-
# Controls the maximum number of shared memory segments, in pages
-
kernel.shmall
=
268435456
-
# Auto-enabled by xs-tools:install.sh
-
net.ipv4.conf.all.arp_notify
=
1
3.3 实战演示
-
# 查看所有可读变量
-
sysctl -a
-
-
# 修改对应参数
-
sysctl -w kernel.sysrq=
0
-
sysctl -w kernel.core_uses_pid=
1
-
sysctl -w net.ipv4.conf.default.accept_redirects=
0
-
-
# 如果希望屏蔽别人 ping 你的主机，配置文件修改
-
net.ipv4.icmp_echo_ignore_all =
1
-
-
# 编辑完成后，请执行以下命令使变动立即生效
-
/sbin/sysctl -p
-
/sbin/sysctl -w net.ipv4.route.flush=
1
4. /sys 目录
sysfs 伪文件系统，输出内核识别出的各硬件设备的相关属性信息，也有内核对硬件特性的设定信息。有些参数是可以修改的，用于调整硬件工作特性。
4.1 udev
- udev 是运行用户空间程序。
- udev 通 /sys/ 路径下输出的信息动态为各设备创建所需要设备文件。
- udev 是 Linux 内核的设备管理器，它取代了 udevadmin 和 hotplug，负责管理 /dev 中的设备节点。
- udev 也处理所有用户空间发生的硬件添加、删除事件，以及某些特定设备所需的固件加载。
- udev 为设备创建设备文件时，会读取其事先定义好的规则文件，一般在 /etc/udev/rules.d 及 /usr/lib/udev/rules.d 目录下。
点击这里查看 ==> Arch Wiki udev
4.2 ramdisk 文件的制作
方法一
- mkinitrd 命令
- 为当前正在使用的内核重新制作 ramdisk 文件
- mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)
-
# 移动ramdisk文件到/root目录下
-
mv /boot/initramfs-2.6.32...img /root
-
-
# 为当前正在使用的内核重新制作ramdisk文件
-
mkinitrd /boot/initramfs-$(
uname -r).img $(
uname -r)
方法二
- dracut 命令
- 为当前正在使用的内核重新制作 ramdisk 文件
- dracut /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)
-
# 移动ramdisk文件到/root目录下
-
mv /boot/initramfs-2.6.32...img /root
-
-
# 为当前正在使用的内核重新制作ramdisk文件
-
dracut /boot/initramfs-$(
uname -r).img $(
uname -r)
4.3 查看 ramdisk
-
# 使用file命令查看ramdisk文件发现是以gz压缩存放的
-
file /boot/initramfs-2.6.32-504.el6.x86_64.img
-
-
# 改名称，解压
-
cd /boot/
-
mv initramfs-2.6.32-504.el6.x86_64.img initramfs-2.6.32-504.el6.x86_64.img.gz
-
gzip -d initramfs-2.6.32-504.el6.x86_64.img.gz
-
-
# 使用file命令查看发现是以cpio存放的文本文件
-
file initramfs-2.6.32-504.el6.x86_64.img
-
-
# 解压这个文本文件
-
# 之后会在initrd目录下生成相应的文件，一个微型的/root
-
mkdir initrd
-
cd initrd
-
cpio -
id < ../initramfs-2.6.32-504.el6.x86_64.img
-
-
# 这个时候就可以查看init脚本文件了
-
cat init
-
-
# 在sbin文件中存放着相关的命令
-
ls sbin
5. 编译内核
5.1 前提准备
(1) 准备好开发环境
- 包组(CentOS 6)
- Server Platform Development
- Development Tools
(2) 获取目标主机上硬件设备的相关信息
- CPUcat /proc/cpuinfox86info -alscpu
- PCI 设备lspci-v-vvlsusb-v-vvlsblk
- 了解全部硬件设备信息hal-device
(3) 获取到目标主机系统功能的相关信息
(4) 获取内核源代码包
- www.kernel.org
5.2 简易安装内核
简易安装
- 获取当前系统的安装文件作为模块安装较为方便
- 修改相应的参数即可
- 只适用于当前特定的内核版本
- 当前系统的安装文件在 config-2.6.32-504.el6.x86_64
简单依据模板文件的制作内核
-
# 下载对应的Linux内核版本进行解压缩
-
# 会在/usr/src目录下创建debug、kernels和linux-3.10.67目录
-
tar xf linux-3.10.67.tar.xz -C /usr/src
-
-
# 为了方便多内核共存，使用连接指向
-
# 会在当前目录下创建一个链接文件 linux -> linux-3.10.67
-
cd /usr/src
-
ln -sv linux-3.10.67 linux
-
-
# 创建模板
-
cd linux
-
# 查看链接指向的文件内容
-
ls
-
# 拷贝系统自带的模板文件
-
cp /boot/config-$(
uname -r) .config
-
-
# 打开图形界面配置内核选项，选择添加、删除内核模块
-
# 添加的默认选项来自.config配置文件
-
make menuconfig
-
-
# 使用screen来不中断安装
-
screen
-
# 采用几个线程进行编译
-
make -j n
-
-
# 安装内核
-
make modules_install
-
# make install中将会安装内容
-
# 安装bzImage为/boot/vmlinuz-VERSION-RELEASE
-
# 生成initramfs文件
-
# 编辑grub的配置文件
-
make install
-
-
# 重启系统，并测试使用新内核，不是默认启动内核
-
init 6
5.3 详解编译内核
(1) 配置内核选项
- 支持“更新”模式进行配置
- (a) make config：基于命令行以遍历的方式去配置内核中可配置的每个选项
- (b) make menuconfig：基于 curses 的文本窗口界面
- (c) make gconfig：基于 GTK 开发环境的窗口界面
- (d) make xconfig：基于 Qt 开发环境的窗口界面
- 支持“全新配置”模式进行配置
- (a) make defconfig：基于内核为目标平台提供的“默认”配置进行配置
- (b) make allnoconfig: 所有选项均回答为”no“
(2) 编译 - make [-j #]
- 如何只编译内核中的一部分功能
-
# (a)只编译某子目录中的相关代码
-
cd /usr/src/linux
-
make
dir/
-
-
# (b)只编译一个特定的模块
-
cd /usr/src/linux
-
make
dir/file.ko
-
-
# 例如：只为e1000编译驱动
-
make drivers/net/ethernet/intel/e1000/e1000.ko
- 如何交叉编译内核
-
# 编译的目标平台与当前平台不相同；
-
make ARCH=arch_name
-
-
# 要获取特定目标平台的使用帮助
-
make ARCH=arch_name
help
- 如何在已经执行过编译操作的内核源码树做重新编译
-
# 事先清理操作
-
-
# 清理大多数编译生成的文件，但会保留config文件等
-
make clean
-
-
# 清理所有编译生成的文件、config及某些备份文件
-
make mrproper
-
-
# mrproper、patches以及编辑器备份文件
-
make distclean
文章作者: Escape
文章链接:
https://www.escapelife.site/posts/3acaa44c.html
转载：https://blog.csdn.net/daocaokafei/article/details/128057499
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