深入学习Linux内核模块

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lsmod 命令能够告诉你当前系统上加载了哪些内核模块，以及关于使用它们的一些有趣的细节。

什么是 Linux 内核模块？

内核模块是可以根据需要加载到内核中或从内核中卸载的代码块，因此无需重启就可以扩展内核的功能。事实上，除非用户使用类似 lsmod 这样的命令来查询模块信息，否则用户不太可能知道内核发生的任何变化。

需要知道的重要一点是，在你的 Linux 系统上总会有很多可用的模块，并且如果你可以深入其中了解到很多细节。

lsmod 的主要用途之一是在系统不能正常工作时检查模块。然而，大多数情况下，模块会根据需要加载的，而且用户不需要知道它们如何运作。

显示内核模块

显示内核模块最简单的方法是使用 lsmod 命令。虽然这个命令包含了很多细节，但输出却是非常用户友好。

$ lsmod
Module                  Size  Used by
snd_hda_codec_realtek 114688  1
snd_hda_codec_generic  77824  1 snd_hda_codec_realtek
ledtrig_audio          16384  2 snd_hda_codec_generic,snd_hda_codec_realtek
snd_hda_codec_hdmi     53248  1
snd_hda_intel          40960  2
snd_hda_codec         131072  4 snd_hda_codec_generic,snd_hda_codec_hdmi,snd_hda_intel
                                ,snd_hda_codec_realtek
snd_hda_core           86016  5 snd_hda_codec_generic,snd_hda_codec_hdmi,snd_hda_intel
                                ,snd_hda_codec,snd_hda_codec_realtek
snd_hwdep              20480  1 snd_hda_codec
snd_pcm               102400  4 snd_hda_codec_hdmi,snd_hda_intel,snd_hda_codec,snd_hda
                                _core
snd_seq_midi           20480  0
snd_seq_midi_event     16384  1 snd_seq_midi
dcdbas                 20480  0
snd_rawmidi            36864  1 snd_seq_midi
snd_seq                69632  2 snd_seq_midi,snd_seq_midi_event
coretemp               20480  0
snd_seq_device         16384  3 snd_seq,snd_seq_midi,snd_rawmidi
snd_timer              36864  2 snd_seq,snd_pcm
kvm_intel             241664  0
kvm                   626688  1 kvm_intel
radeon               1454080  10
irqbypass              16384  1 kvm
joydev                 24576  0
input_leds             16384  0
ttm                   102400  1 radeon
drm_kms_helper        180224  1 radeon
drm                   475136  13 drm_kms_helper,radeon,ttm
snd                    81920  15 snd_hda_codec_generic,snd_seq,snd_seq_device,snd_hda
                                 _codec_hdmi,snd_hwdep,snd_hda_intel,snd_hda_codec,snd
                                 _hda_codec_realtek,snd_timer,snd_pcm,snd_rawmidi
i2c_algo_bit           16384  1 radeon
fb_sys_fops            16384  1 drm_kms_helper
syscopyarea            16384  1 drm_kms_helper
serio_raw              20480  0
sysfillrect            16384  1 drm_kms_helper
sysimgblt              16384  1 drm_kms_helper
soundcore              16384  1 snd
mac_hid                16384  0
sch_fq_codel           20480  2
parport_pc             40960  0
ppdev                  24576  0
lp                     20480  0
parport                53248  3 parport_pc,lp,ppdev
ip_tables              28672  0
x_tables               40960  1 ip_tables
autofs4                45056  2
raid10                 57344  0
raid456               155648  0
async_raid6_recov      24576  1 raid456
async_memcpy           20480  2 raid456,async_raid6_recov
async_pq               24576  2 raid456,async_raid6_recov
async_xor              20480  3 async_pq,raid456,async_raid6_recov
async_tx               20480  5 async_pq,async_memcpy,async_xor,raid456,async_raid6_re
                                cov
xor                    24576  1 async_xor
raid6_pq              114688  3 async_pq,raid456,async_raid6_recov
libcrc32c              16384  1 raid456
raid1                  45056  0
raid0                  24576  0
multipath              20480  0
linear                 20480  0
hid_generic            16384  0
psmouse               151552  0
i2c_i801               32768  0
pata_acpi              16384  0
lpc_ich                24576  0
usbhid                 53248  0
hid                   126976  2 usbhid,hid_generic
e1000e                245760  0
floppy                 81920  0

在上面的输出中：

• Module 显示每个模块的名称
• Size 显示每个模块的大小（并不是它们占的内存大小）
• Used by 显示每个模块被使用的次数和使用它们的模块

显然，这里有很多模块。加载的模块数量取决于你的系统和版本以及正在运行的内容。我们可以这样计数：

$ lsmod | wc -l
67

要查看系统中可用的模块数（不止运行当中的），试试这个命令：

$ modprobe -c | wc -l
41272

与内核模块相关的其他命令

Linux 提供了几条用于罗列、加载及卸载、测试，以及检查模块状态的命令。

• depmod —— 生成 modules.dep 和映射文件
• insmod —— 一个往 Linux 内核插入模块的程序
• lsmod —— 显示 Linux 内核中模块状态
• modinfo —— 显示 Linux 内核模块信息
• modprobe —— 添加或移除 Linux 内核模块
• rmmod —— 一个从 Linux 内核移除模块的程序

显示内置的内核模块

正如前文所说，lsmod 命令是显示内核模块最方便的命令。然而，也有其他方式可以显示它们。modules.builtin 文件中列出了所有构建在内核中的模块，在 modprobe 命令尝试添加文件中的模块时会使用它。注意，以下命令中的 $(uname -r) 提供了内核版本的名称。

$ more /lib/modules/$(uname -r)/modules.builtin | head -10
kernel/arch/x86/crypto/crc32c-intel.ko
kernel/arch/x86/events/intel/intel-uncore.ko
kernel/arch/x86/platform/intel/iosf_mbi.ko
kernel/mm/zpool.ko
kernel/mm/zbud.ko
kernel/mm/zsmalloc.ko
kernel/fs/binfmt_script.ko
kernel/fs/mbcache.ko
kernel/fs/configfs/configfs.ko
kernel/fs/crypto/fscrypto.ko

你可以使用 modinfo 获得一个模块的更多细节，虽然没有对模块提供的服务的简单说明。下面输出内容中省略了冗长的签名。

$ modinfo floppy | head -16
filename:       /lib/modules/5.0.0-13-generic/kernel/drivers/block/floppy.ko
alias:          block-major-2-*
license:        GPL
author:         Alain L. Knaff
srcversion:     EBEAA26742DF61790588FD9
alias:          acpi*:PNP0700:*
alias:          pnp:dPNP0700*
depends:
retpoline:      Y
intree:         Y
name:           floppy
vermagic:       5.0.0-13-generic SMP mod_unload
sig_id:         PKCS#7
signer:
sig_key:
sig_hashalgo:   md4

你可以使用 modprobe 命令加载或卸载模块。使用下面这条命令，你可以找到特定模块关联的内核对象：

$ find /lib/modules/$(uname -r) -name floppy*
/lib/modules/5.0.0-13-generic/kernel/drivers/block/floppy.ko

如果你想要加载模块，你可以使用这个命令：

$ sudo modprobe floppy

总结

很明显，内核模块的加载和卸载非常重要。它使得 Linux 系统比使用通用内核运行时更加灵活和高效。这同样意味着你可以进行重大更改而无需重启，例如添加硬件。