Linux内核内核模块的加载步骤超详细

2024-08-27 23:56:12

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供稿：网友

　　GRUB 加载了内核之后，内核首先会再进行二次系统的自检，而不一定使用 BIOS 检测的硬件信息。这时内核终于开始替代 BIOS 接管 Linux 的启动过程了。

　　内核完成再次系统自检之后，开始采用动态的方式加载每个硬件的模块，这个动态模块大家可以想象成硬件的驱动（默认 Linux 硬件的驱动是不需要手工安装的，如果是重要的功能，则会直接编译到内核当中；如果是非重要的功能，比如硬件驱动会编译为模块，则在需要时由内核调用。不过，如果没有被内核硬件，要想驱动，就需要手工安装个硬件的硬块了。具体的安装方法会在后续章节中介绍）。

　　那么，Linux 的内核到底放在了哪里呢？当然是 /boot 的启动目录中了，我们来看看这个目录下的内容吧。

　　[root@localhost ~]#ls /boot/

　　config-2.6.32-279.el6.i686

　　#内核的配置文件，内核编译时选择的功能与模块

　　我们已经知道，Linux 会把不重要的功能编译成内核模块，在需要时再调用，从而保证了内核不会过大。在多数 Linux 中，都会把硬件的驱动程序编译为模块，这些模块保存在 /lib/modules 目录中。常见的 USB、SATA 和 SCSI 等硬盘设备的驱动，还有一些特殊的文件系统（如 LVM、RAID 等）的驱动，都是以模块的方式来保存的。

　　如果 Linux 安装在 IDE 硬盘之上，并且采用的是默认的 ext3/4 文件系统，那么内核启动后加载根分区和模块的加载都没有什么问题，系统会顺利启动。但是，如果 Linux 安装在 SCSI 硬盘之上，或者采用的是 LVM 文件系统，那么内核（内核载入内存是启动引导程序 GRUB 调用的，并不存在硬盘驱动不识别的问题）在加载根目录之前是需要加载 SCSI 硬盘或 LVM 文件系统的驱动的。

　　SCSI 硬盘和 LVM 文件系统的驱动都放在硬盘的 /lib/modules 目录中，既然内核没有办法识别 SCSI 硬盘或 LVM 文件系统，那怎么可能读取 /lib/modules 目录中的驱动呢？Linux 给出的解决办法是使用 initramfs 这个虚拟文件系统来处理这个问题。

　　initramfe虚拟文件系统

　　CentOS 6.x 中使用 initramfs 虚拟文件系统取代了 CentOS 5.x 中的 initrd RAM Disk。它们的作用类似，可以通过启动引导程序加载到内存中，然后会解压缩并在内存中仿真成一个根目录，并且这个仿真的文件系统能够提供一个可执行程序，通过该程序来加载启动过程中所需的内核模块，比如 USB、SATA. SCSI 硬盘的驱动和 LVM、RAID 文件系统的驱动。

　　也就是说，通过 initramfs 虚拟文件系统在内存中模拟出一个根目录，然后在这个模拟根目录中加载 SCSI 等硬件的驱动，就可以加载真正的根目录了，之后才能调用 Linux 的第一个进程 /sbin/init。

　　Initramfs 虚拟文件系统主要有以下优点：

　　initramfs 随着其中数据的减自动减容量。

　　在 initramfs 和页面缓存之间没有重复数据。

　　initramfs 重复利用了 Linux caching 的代码，因此几乎没有加内核尺寸，而 caching 的代码已经经过良好测试，所以 initramfs 的代码质量也有保证。

　　不需要额外的文件系统驱动。

　　其实大家只需要知道 initramfs 是为了在内核中建立一个模拟根目录，这个模拟根目录是为了可以调用 USB、SATA、SCSI、LVM、RAID 等硬盘接口或文件系统的驱动模块，加载了驱动模块后才可以加载真正的系统根目录。我们可以通过示意图 1 来表示这个过程。

　　那么既然 initramfs 是一个仿真根目录，那么我们是否可以看看这个仿真根目录中到底是什么样子的呢？当然可以，命令如下：

　　[root@localhost ~]# mkdir /tmp/initramfs

　　#建立测试目录

　　[root@localhost ~]# cp/boot/

　　initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img/tmp/initramfs/

　　#复制initramfs文件

　　[root@localhost ~]# cd /tmp/initramfs/

　　[root@localhost initramfs]# file

　　initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img

　　initramfe-2.6.32-279.el6.i686.img:gzip compressed

　　data,from Unix,last modified:

　　Wed Apr 10 21:49:34 2013, max compression

　　#解压缩

　　[root@localhost initramfs]# ls

　　initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img

　　[root@localhost initramfs]# file

　　initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img

　　initramfe-2.6.32-279.el6.i686.img: ASCII cpio archive (SVR4withnoCRC)

　　#查看文件类型，使用cpio命令的压缩文件

　　[root@localhost initramfs]# cpio -ivcdu <initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img

　　#解压缩

　　[root@localhost initramfs]#ll

　　总用量34512

　　drwxr-xr-x. 2 root root 4096 4月 2412:10 bin

　　drwxr-xr-x. 2 root root 4096 4 月 24 12:10 cmdline

　　drwxr-xr-x. 3 root root 4096 4月 24 12:10 dev

　　-rw-r--r--. 1 root root 19 4 月 24 12:10 dracut-004-283.el6

　　drwxr-xr-x. 2 root root 4096 4 月 24 12:10 emergency

　　drwxr-xr-x. 7 root root 4096 4月 24 12:10 etc

　　-rwxr-xr-x. 1 root root 8962 4月 24 12:10 init

　　drwxr-xr-x. 2 root root 4096 4 月 24 12:10 initqueue

　　drwxr-xr-x. 2 root root 4096 4 月 24 12:10 initqueue-finished

　　drwxr-xr-x. 2 root root 4096 4 月 24 12:10 initqueue-settled

　　drwxr-xr-x. 2 root root 4096 4 月 24 12:10

　　initqueue-timeout

　　-rw-r--r--. 1 root root 35235328 4 月 24 12:09 initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img

　　drwxr-xr-x. 9 root root 4096 4月 2412:10 lib

　　…省略部分输出…

　　#这就是initramfs虚拟文件系统中的内容，和根目录是不是很像。

（编辑：武林网）

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