【Linux】【Basis】Kernel
Linux Kernel： CentOS启动流程：POST --> Bootloader(BIOS, MBR) --> Kernel(initrd) --> rootfs --> switch_root --> /sbin/init root (hd0,0) kernel initrd ldd命令： - print shared library dependencies ldd [OPTION]... FILE... 内核设计体系：单内核、微内核 Linux：单内核设计，但充分借鉴了微内核体系的设计的优点；为内核引入了模块化机制； 内核的组成部分： kernel：内核核心，一般为bzImage，通常位于/boot目录，名称为vmlinuz-VERSION-release； kernel object：内核对象，即内核模块，一般放置于/lib/modules/VERSION-release/ 内核模块与内核核心版本一定要严格匹配； [ ]：N [M]：Module [*]：Y，编译进内核核心 内核：动态装载和卸载； ramdisk：辅助性文件，并非必须，这取决于内核是否能直接驱动rootfs所在的设备； 目标设备驱动，例如SCSI设备的驱动； 逻辑设备驱动，例如LVM设备的驱动； 文件系统，例如xfs文件系统； ramdisk：是一个简装版的根文件系统； 内核信息获取： uname命令： - print system information 格式：uname [OPTION]... -r：内核的release号 -n：主机名 文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release 模块信息获取和管理： lsmod命令： - Show the status of modules in the Linux Kernel 显示的内核来自于/proc/modules modinfo命令： - Show information about a Linux Kernel module modinfo [-F field] [-k kernel] [modulename|filename...] -F field： 仅显示指定字段的信息； -n：显示文件路径； modprobe命令： - Add and remove modules from the Linux Kernel 格式：modprobe [-r] module_name 模块的动态装载：modprobe module_name 动态卸载：modprobe -r module_name depmod命令： - Generate modules.dep and map files. 内核模块依赖关系文件的生成工具； 模块的装载和卸载的另一组命令： insmod命令： insmod [filename] [module options...] filename：模块文件的文件路径； rmmod命令： rmmod [module_name] ramdisk文件的管理： (1) mkinitrd命令 为当前使用中的内核重新制作ramdisk文件： # mkinitrd [OPTION...] [<initrd-image>] <kernel-version> --with=<module>：除了默认的模块之外需要装载至initramfs中的模块； --preload=<module>：initramfs所提供的模块需要预先装载的模块； 示例： ~]# mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r) (2) dracut命令 - low-level tool for generating an initramfs image # dracut [OPTION...] [<image> [<kernel version>]] 示例： ~]# dracut /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r) 内核信息输出的伪文件系统： /proc：内核状态和统计信息的输出接口；同时，还提供一个配置接口，/proc/sys； 参数： 只读：信息输出；例如/proc/#/* 可写：可接受用户指定一个“新值”来实现对内核某功能或特性的配置；/proc/sys/ /proc/sys: net/ipv4/ip_forward 相当于 net.ipv4.ip_forward (1) sysctl命令 专用于查看或设定/proc/sys目录下参数的值； sysctl [options] [variable[=value]] 查看： # sysctl -a # sysctl variable 修改其值： # sysctl -w variable=value (2) 文件系统命令（cat, echo) 查看： # cat /proc/sys/PATH/TO/SOME_KERNEL_FILE 设定： # echo "VALUE" > /proc/sys/PATH/TO/SOME_KERNEL_FILE 注意：上述两种方式的设定仅当前运行内核有效； (3) 配置文件：/etc/sysctl.conf, /etc/sysctl.d/*.conf 立即生效的方式：sysctl -p [/PATH/TO/CONFIG_FILE] 内核参数： net.ipv4.ip_forward：核心转发； vm.drop_caches： kernel.hostname：主机名； net.ipv4.icmp_echo_ignore_all：忽略所有ping操作； /sys目录： sysfs：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可设置参数；对此些参数的修改，即可定制硬件设备工作特性； udev：通过读取/sys目录下的硬件设备信息按需为各硬件设备创建设备文件；udev是用户空间程序；专用工具：devadmin, hotplug； 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/目录下，以及/usr/lib/udev/rules.d/目录下； 回顾：内核 内核的组成部分：kernel, kernel object, ramdisk kernel: uname kernel object: lsmod, modinfo, modprobe, insmod, rmmod, depmod ramdisk：mkinitrd, dracut 启动流程： POST --> BootSequence(BIOS) --> Bootloader (MBR) --> kernel (ramdisk) --> rootfs (switch_root) --> /sbin/init (/etc/inittab, /etc/init/*.conf, /usr/lib/systemd/system/)--> 默认运行级别、系统初始化、关闭及启动服务、启动终端（图形终端） grub： 1st stage：mbr 1_5 stage: mbr之后的扇区 2nd stage：/boot/grub/ 加密：编辑、内核 编译内核： 程序包的编译安装： ./configure, make, make install 前提：开发环境（开发工具，开发库），头文件：/usr/include 开源：源代码 --> 可执行格式 发行版：以“通用”的目标； 前提： (1) 准备好开发环境； (2) 获取目标主机上硬件设备的相关信息； (3) 获取到目标主机系统功能的相关信息，例如要启用的文件系统； (4) 获取内核源代码包：www.kernel.org 准备开发环境： CentOS 6.7： 包组： Development Tools Server Platform Development CentOS 7： 包组： Development Tools Server Platform Development 包： ncurses-devel 获取目标主机上硬件设备的相关信息： CPU： ~]# cat /proc/info ~]# lscpu ~]# x86info -a PCI设备： ~]# lspci -v -vv ~]# lsusb -v -vv ~]# lsblk 了解全部硬件设备信息： ~]# hal-device 内核编译过程： 步骤： ~]# tar xf linux-3.10.67.tar.xz -C /usr/src ~]# cd /usr/src ~]# ln -s linux-3.10.67 linux ~]# cd linux ~]# make menuconfig 配置内核选项 ~]# make [-j #] 编译内核，可使用-j指定编译线程数量 ~]# make modules_install 安装内核模块 ~]# make install 安装内核 重启系统，选择使用新内核； screen命令： 打开screen： ~]# screen 拆除screen： Ctrl+a, d 列出screen： ~]# screen -ls 连接至screen： ~]# screen -r SCREEN_ID 关闭screen: ～]# exit 过程的详细说明： (1) 配置内核选项 支持“更新”模式进行配置：在已有的.config文件的基础之上进行“修改”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cureses的文本配置窗口； (c) make gconfig：基于GTK开发环境的窗口界面； 包组“桌面平台开发” (d) make xonfig：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”配置为模板进行配置； (b) make allnoconfig：所有选项均为“no”； (2) 编译 (a) 多线程编译：make [-j #] (b) 编译内核中的一部分代码： (i) 只编译某子目录中的相关代码： # cd /usr/src/linux # make path/to/dir/ (ii)只编译一个特定的模块 # cd /usr/src/linux # make path/to/dir/file.ko (c) 如何交叉编译： 目标平台与当前编译操作所在的平台不同； # make ARCH=arch_name 要获取特定目标平台的使用帮助： # make ARCH=arch_name help (3) 如何在执行过编译操作的内核源码树上做重新编译： 事先清理操作： # make clean：清理编译生成的绝大多数文件，但会保留config，及编译外部模块所需要的文件； # make mrproper：清理编译生成的所有文件，包括配置生成的config文件及某些备份文件； # make distclean：相当于mrproper，额外清理各种patches以及编辑器备份文件；