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第八章 Modules And Kernel
一. Modules：
1. 前言：當我們在電腦上新增硬體時，必須要有此硬體的driver(驅動程式)，才能讓此硬體於系統上正常運作。而在linux以前較不普及時，硬體廠商所提供的drivers for linux比起drivers for windows真是少得可憐，但隨著linux的漸受重視，這些硬體廠商現大都會附上drivers for linux。
一般較為普及的硬體週邊裝置，OS本身已包含了這些drivers。

2. linux系統內的週邊裝置，於 /dev下都有其代表裝置的檔案，例如：
軟碟機(Floppy Disk)→ /dev/fd0 /dev/fd1
IDE硬碟與CD-ROM→ /dev/hda ~ /dev/hdd
<note>若fstab內為 /dev/cdrom，mount時不能mount /dev/hdx，除非
# mount -t iso9660 /dev/hdd munt/cdrom才OK。
序列埠 (serial)，如Modem→ /dev/ttyS0 (com1) /dev/ttyS1(com2)
平行埠 (parallel)如printer→ /dev/lp0 (LPT1) /dev/lp1 (LPT2)
SCSI HD→sda . sdb.…。
SCSI CD-ROM→scd0 . scd1。

3. linux的核心是以modules的方式來載入drivers及支援其它功能，其最大好處是當未使用到該功能時，核心不會主動載入，需要時才將其載入，如此可節省許多系統資源。

4. 模組設定檔： /etc/modules.conf 或 /etc/conf.modules ，視版本而定。
若有新的驅動程式想於開機時被核心載入，就可設定在這裡。
例：alias eth0 8139too=>alias告訴系統eth0 須8139too模組。此檔案內還可包括dma、ioport、IRQ訊息(options)。

5. /lib/modules/2.4.18-3 /
這個目錄下需留意的是kernel目錄及modules.dep檔案：
(1)kernel：此目錄下所列者為核心可使用的模組，其下目錄有drivers、fs、net等，請自行參考。
<note>模組檔案是以 ”.o”　結尾，而在modules.conf內的modules不須要 ”.o”，也就是寫模組名稱 (modules-name) 即可。
另外2.4.18-3 可用`uname –r`代替。
(2)modules.dep：顯示模組相依性的訊息。

6.模組相關指令
(1)lsmod：顯示核心目前有載入的模組，此指令與 /proc/modules的內容相同。
(2)insmod：載入模組，但不會載入相依模組。
-p僅測試模組能否載入，而不會真正載入。
例: # insmod –p fat
# insmod vfat
 會顯示錯誤訊息，因模組有相依性的關係，此時應先載入
　　　　　　　　fat，然後vfat才能被成功載入。最後用lsmod作確定動作。

(3)rmmod：移除模組。# rmmod modules–name
(4)modprobe：載入模組及其相依模組，載入流程是先載入modules.dep內與此模組相依的模組後，再載入主要模組。
-l 列出系統可使用的模組，即列出位於 /lib/modules/2.4.18-3/kernel下的子目錄。
-c 列出系統有載入的模組，較lsmod詳細。
-r 移除多模組。
例：# modprobe vfat
# modprobe -l；modprobe -c
# modprobe -r fat msdos
　　　　　
(5)modinfo：顯示模組訊息。
例：# modinfo 81390too 顯示模組的作者、用途描述、路徑…。
# modinfo –d 8139too 只顯示用途的描述。
模組訊息中，有一行敘述為:
license GPL
 GPL 為General Public License (通用公共許可)的簡寫，
它是一種軟體的版權模式，像linux就是以GPL版權模式
　　　　　　　　　　對外發行的，也就是說任何人都可從網路上下載原始碼回
　　　　　　　　　　來作修改，但修改完後，有義務將修改結果放置網路上讓
　　　　　　　　　　人使用，這就是GPL的自由精神。
軟體雖經你修改，但版權並不屬於你的，而是要遵循原作
者GPL的版權模式繼續沿用下去。

(6)depmod -a：當有改變模組相依性時，就要執行一次，以更新modules.dep。系統預設在開機時會自動執行。
補充：新增硬體時，若此硬體driver已編入核心或模組(外掛模組)，則開機時，kudzu此硬體偵測程式會偵測到，並將此硬體modules自動載入(一般情況下)。

二. Kernel：
1. 核心是Linux作業系統的靈魂所在，其最主要工作為控制週邊硬體設備，如cpu、記憶體、硬碟、網路卡、音效卡…、還有像行程的管理、網路功
能的支援等等，進而使這些硬體設備及相關服務能發揮其功能。
我們現在一般所謂的Linux distribution，即是在核心以外，另外包含了套件的整合、套件管理工具等，如此便成了Linux的Distribution。較著名的Linux Distribution如RedHat、Debian、SuSE、OpenLinux、Mandrake等等，但無論是哪種Distribution(套裝版本)皆使用相同的Linux核心。

2. 編譯核心的理由：
(1)當您使用的週邊裝置或須要的功能(如NTFS)，預設的核心既沒將其編入核心，亦沒編成modules，此時便須重新編譯核心。
(2)若硬體設備只有新核心才支援時，便要下載新版的核心，進行升級編譯的動作。
(3)對於預設核心編譯太多用不到的功能，欲將此多餘功能取消時，就可重編核心，不過不建議如此作，因其對整體效能並無多大助益。
(4)特殊環境須求，例如一些商業套裝軟體系統。

3. 在未編譯核心前，可先了解一下預設核心的編譯狀況，若當初在安裝OS時，採全選安裝或手動安裝有勾選發展工具選項時，以redhat來說，在 /usr/src/linux.2.4.18-3/configs目錄下便有預設核心的概況，但若未勾選發展工具，也可在 /boot/config-2.4.18-3找到預設值，不過在 /usr/src下便找不到linux的字眼，此時可採光碟安裝(第二片)，套件名稱為kernel-source。
以Openlinux來說，預設核心的編譯狀況是在 : /usr/src/linux/arch/i386/defconfig

4. # uname -r =>2.4.18-3
2→ 主版本
4→次版本
18→修訂版本
3→附版本
這裡只須留意第二個數字 (次版本)，如其為奇數(如2.3、2.5)表為測試階段的版本，若為偶數，表經多次測試OK的穩定版本(如2.2、2.4)。
<note>在核心升級過程，切勿從2.2升級至2.4，因兩版本間已有所差異，函式庫亦有所不同，但若同為次版本升級則是可行，例如2.4.18升級至2.4.19。

5.最新核心訊息網站：
http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/
http://ftp.nsysu.edu.tw/Linux/Kernel/linux/kernel/ 中山大學
http://ftp.kernel.org/pub/linux/kernel/

6.編譯核心：
假設系統原來核心版本為2.4.18-3，打算升級至2.4.19時
(1) root # wget http://www.kernel.org/pub/linux/kern...-2.4.19.tar.gz
Enter後便可於root目錄下找到此核心的tarball。
(2) root # cd /usr/src 切換目錄至src下。
(3) src # tar zxvf /root/linux-2.4.19.tar.gz
→將tarball解開到src下，此時可發現有兩目錄，一為linux-2.4.18-3 (此即為當初安裝OS時，採全選安裝或手動安裝有勾選發展工具選項時，才有此目錄存在)，一為linux.2.4.19。
(4) src # ln -s linux-2.4.19 linux
→建立連結，因編譯過程在linux目錄下編譯較不會有問題。
<note>若原先已有linux目錄存在，須用mv將其改名。
(5) src # cd linux =>切換至linux目錄下，準備進行編譯步驟。
(6) linux # make menuconfig =>進入編輯畫面(主選單)。
˙畫面底部有Select、Exit、Help三按鈕，可用tab鍵移動。
Select+Enter→進入子選單。
Exit+Enter→退至上一層。
Help+Enter→該選項的說明。
<note>在主選單(Main Menu)畫面時，選Exit+Enter後，系統會問您是否保存以上設定，選擇yes，則會於 /usr/src/linux下，產生一隱藏檔.config。
˙選項右邊有向右箭頭，表示其下尚有子選單。
˙選項右邊無箭頭時，左邊應有〔〕或<>，此時可搭配space或M.N.Y使用，以便將此項目括弧內設定成 ”*”(編入核心)、M(編成外掛模組)或空白 (既不編入核心也不編成外掛模組)。
〔〕→其內不是空白就是*。
<>→其內可*、M、空白。
主選單的最下面有兩個選項：
(1) Load an Alternate Configuration File：
輸入替代檔名稱，例如可將別人編好的已解壓的核心檔案，download回來後附上檔名，並於此輸入。
(2) Save Configuration to an Alternate File：
您可在任何時候選此項 (預防不小心未存檔就退出)，不過一般都在編譯完成才將以上設定保存在指定檔案(如 /tmp/barry)，將來要是重新安裝OS時(設 /tmp/barry有備份起來)，或設定核心選項後未保存就退出時，都可用(1)的Load選項，來套用當初的設定值。

˙編譯核心選項時，能編模組就編模組，以防編入核心項目太多，而使的將來無法製作開機片。除非是特殊效能，如網路功能等，或須此項目但無M可選時，才編成*。
˙編譯完成後，記得保存退出=>產生 /usr/src/linux-2.4.19/.config

設定核心選項時，須了解自己的硬體設備及所須功能譯，否則在reboot後會有錯誤訊息產生。
(7) linux # make dep
→建立相依關係。在編譯核心前需先建立起待會編譯核心時所需用到
　的相依函式庫。
(8) linux # make clean
→去除舊有資料設定。
(9) linux # make bzImage
→編譯 ( 建立 ) 核心，完成後可於 /usr/src/linux/arch/i386/boot下產生bzImage 檔案，這個檔案就是我們剛建立起來的新核心。
(10)linux # make modules
→編譯模組，如drivers、net、fs、kernel…。至於編譯時間端賴剛剛
　在設定核心時選擇模組數量多寡來決定。
(11)linux # make modules_install
→將編好模組安裝在 /lib/modules/2.4.19目錄下。
(7)~(11)完成後，可進行測試：
linux # make bzdisk
→將編好的核心放磁片內進行測試，完成後reboot，從軟碟開機，若一切正常，再進行以下步驟。
(12)linux # make install →將核心放硬碟 /boot內。此步驟等於以下組合：
cp /usr/src/linux/arch/i386/boot/ bzImage /boot/vmlinuz-2.4.19
ln -s /boot/vmlinuz-2.4.19 /boot/vmlinuz
cp /usr/src/linux/System.map /boot/System.map-2.4.19
ln -s /boot/System.map-2.4.19 /boot/System.map
最後再修改 /etc/lilo.conf或 /boot/grub/menu.lst，底下分別說明：

˙# vi /etc/lilo.conf
prompt
timeout=50
default=redhat
boot= /dev/hda
map= /boot/map
install= /boot/boot.b
message= /boot/message
lba32
image= /boot/vmlinuz-2.4.18-3
label=redhat
initrd= /boot/initrd-2.4.18-3.img
read-only
root= /dev/hda3
image= /boot/vmlinuz-2.4.19
label=redhat.new
initrd=/boot/initrd-2.4.19.img
read-only
root= /dev/hda3
other= /dev/hda1
lable=windows 2000
修改完存檔離開後，記得執行 # lilo -v –v

˙# vi /boot/grub/menu.lst
default=0
timeout=10
title redhat
root=(hd0,1)
kernel=/boot/vmlinuz-2.4.18-3 root=/dev/hda3
initrd=/boot/initrd-2.4.18-3.img
title redhat-new
root=(hd0,1)
kernel=/boot/vmlinuz-2.4.19 root=/dev/hda3
initrd=/boot/initrd-2.4.19.img
title windows
rootnoverify=(hd0,0)
chainloader +1
存檔離開後，下次重新開機時就可看到三個選單供您選擇。

7.編譯過程如有問題，大都卡在make bzImage、make modules，如遇Error結尾就要小心。
若碰到warning：kernel is too big for standalone boot from Floppy，表所編核心過大，裝不進磁片內，亦即無法製作開機片，故要刪除一些編入核心選項 ”*”或將其改成M。
遇Unresolved symbol…錯誤訊息時，可能舊模組還在 /lib/modules下，故應將其改名，再執行make modules_install，也可試試在編譯選項時，Loadable module support內Set version information on all module symbols的 ”*”取消。

8.當我們安裝好作業系統後，發覺系統預設沒把ntfs編進去，這時候可能就
　需重編核心了。我們以redhat 7.3為例來作說明:
# cd /usr/src
# cp –a linux-2.4.18-3 newlinux
# ln –s newlinux linux
# cd linux
# make menuconfig 將ntfs編進去，然後存檔離開。
　# make dep
# make clean
# make bzImage
# make modules
# make modules_install 會產生2.4.18-3custom於 /lib/modules/ 之下。
　# cd /lib/modules
# cp –a 2.4.18-3custom 2.4.18-3　直接用mv改名亦可。
這樣就算完成了，不必再執行make install，因我們目的只是要那個模組
而已。
　　
補充：1. kernel可編譯方式除make menuconfig外，尚有：
make config→逐行輸入設定項目，但無法往前修改。
make xconfig→在X-Window下的設定方式。
2.製作開機片：
# mkbootdisk --device /dev/fd0 2.4.19
→可用`uname –r`代替2.4.19。
開機片內有執行檔：boot.msg、intrd.img、ldlinux.sys、syslinux.cfg、vmlinuz。
3. # free→顯示記憶體訊息。