Свой собственный модуль

Денис Колисниченко

В этой статье мы рассмотрим основные операции с модулями ядра Linux, а также создание собственного модуля, позволяющего расширить возможности ядра операционной системы.

Прежде чем сказать, что же такое модуль, поговорим о драйверах устройств. В Windows мы часто сталкиваемся с установкой, удалением и обновлением драйверов. Драйвером устройства называется определенная программа, позволяющая операционной системе (и пользовательским программам) работать с данным устройством. Операционная система Windows (имеется в виду ME/2000/XP) содержит драйверы для работы с наиболее распространенными устройствами, но если вы хотите установить какое-нибудь экзотическое устройство (драйвера которого нет в базе драйверов операционной системы), вам нужен драйвер этого устройства – без него система не сможет работать с устройством. В Windows установка драйверов выполняется достаточно просто – запустил программу установки драйвера, подождал, пока драйверы будут установлены, и после перезапуска компьютера уже можно работать с новым устройством. Конечно, при условии, что вы выбрали подходящий драйвер.

В Linux «драйверы»[1] выполнены в виде модулей ядра.

Ядро Linux содержит только самый необходимый код, чтобы только загрузиться. Поддержку остальных устройств обеспечивают модули, которые встраиваются в ядро при загрузке системы. В принципе можно вкомпилировать в ядро все необходимые модули, тогда у нас будет система, не использующая модули, но мы сейчас не будем говорить о таких системах. С помощью пакета modutils, который будет рассмотрен ниже, вы можете добавить нужный вам модуль в ядро во время работы системы. При этом перезагружать систему не нужно – устройство начнет работать сразу же после загрузки модуля. Раньше, в первых версиях ядра Linux, механизм работы с модулями не был предусмотрен, и ядра тех времен содержали в себе код драйверов для всех поддерживаемых устройств.

Такое решение нельзя назвать рациональным. Мы не можем предусмотреть, какие устройства будут установлены у конечного пользователя, даже если включить в состав ядра драйверы всех возможных устройств. Предположим, что у нашего пользователя установлена звуковая плата Yamaha, а наше ядро «знает» еще с десяток звуковых плат. Получится, что один код будет работать всегда, а остальные десять драйверов будут просто использовать оперативную память. Кстати, об оперативной памяти: вы представляете размер ядра, если оно будет содержать драйверы всех устройств?

Исходя из всего этого, разработчики ядра Linux «изобрели» механизм динамически загружаемых модулей. Модули хранятся на диске в виде объектных файлов (*.o). При необходимости ядро загружает необходимый ему модуль. Откуда ядро знает, какой модуль нужно загружать, а какой – нет? Список модулей, а также передаваемые им параметры хранятся в файле /etc/modules.conf (или /etc/conf.modules – в зависимости от дистрибутива и версии ядра). Вот пример этого файла:

Листинг 1. Файл /etc/modules.conf (Linux Red Hat 7.3)

alias sound-slot-0 i810_audio

post-install sound-slot-0 /bin/aumix-minimal -f /etc/.aumixrc -L >/dev/null 2>&1

pre-remove sound-slot-0 /bin/aumix-minimal -f /etc/.aumixrc -S >/dev/null 2>&1

Подробнее о формате файла /etc/modules.conf вы можете прочитать в справочной системе, введя команду man modules.conf.

При загрузке система читает этот файл и загружает указанные в нем модули. В нашем случае загружается только модуль i810_audio.

Примечание: загрузка модулей из файла modules.conf обеспечивается программой modprobe, которая вызывается из сценария инициализации системы /etc/rc.d/rc.sysinit.

Во время работы системы мы сами можем загрузить нужный нам модуль. Для этого нужно использовать программу insmod, входящую в состав пакета modutils. Использовать программу очень просто:

insmod <имя_файла_модуля>

Чтобы использовать программу insmod, вы должны обладать привилегиями суперпользователя – пользователя root.

Просмотреть список загруженных модулей можно с помощью команды lsmod. Вот вывод этой программы:

Module            Size         Used by         Not tainted

autofs            12164           0               (autoclean) (unused)

nls_koi8-r            4576           2               (autoclean)

nls_cp866            4576           2               (autoclean)

vfat            12092           2               (autoclean)