लिनक्स कर्नेल मॉड्यूल के साथ काम करना

कर्नेल ऑपरेटिंग सिस्टम का वह हिस्सा है जिसका संचालन उपयोगकर्ता से पूरी तरह से छिपा हुआ है, क्योंकि उपयोगकर्ता सीधे उसके साथ काम नहीं करता है: उपयोगकर्ता कार्यक्रमों के साथ काम करता है। लेकिन, फिर भी, एक कर्नेल के बिना, कोई भी कार्यक्रम काम नहीं कर सकता है, अर्थात। वे एक गिरी के बिना बेकार हैं। यह तंत्र कुछ हद तक वेटर और क्लाइंट के बीच के रिश्ते की याद दिलाता है: एक अच्छे वेटर का काम क्लाइंट के लिए लगभग अदृश्य होना चाहिए, लेकिन वेटर के बिना क्लाइंट कुक को ऑर्डर ट्रांसफर नहीं कर पाएगा, और यह ऑर्डर डिलीवर नहीं होगा।
लिनक्स में, कर्नेल अखंड है , अर्थात। इसके सभी ड्राइवर और सबसिस्टम अपने एड्रेस स्पेस में काम करते हैं, जो यूजर से अलग होते हैं। शब्द "मोनोलिथ" का अर्थ है कि सब कुछ कर्नेल में केंद्रित है, और, तार्किक रूप से, इसमें से कुछ भी जोड़ा या हटाया नहीं जा सकता है। लिनक्स कर्नेल के मामले में, यह केवल आंशिक रूप से सच है: लिनक्स कर्नेल इस मोड में काम कर सकता है, हालांकि, बड़ी संख्या में असेंबली में, कर्नेल कोड का हिस्सा संशोधित किए बिना इसे संशोधित करना संभव है, और यहां तक ​​कि इसे लोड किए बिना भी। यह कर्नेल के कुछ हिस्सों को लोड और अनलोड करके प्राप्त किया जाता है जिन्हें मॉड्यूल कहा जाता है। सबसे अधिक बार, काम की प्रक्रिया में, डिवाइस चालकों के मॉड्यूल को कनेक्ट करना आवश्यक है, क्रिप्टोग्राफिक एल्गोरिदम का समर्थन, नेटवर्क उपकरण, और यह सही ढंग से करने में सक्षम होने के लिए, आपको कर्नेल की संरचना को समझने और इसके मॉड्यूल के साथ काम करने में सक्षम होना चाहिए। इस लेख में इस पर चर्चा की जाएगी।

आधुनिक कर्नेल में, जब उपकरण जुड़ा होता है, तो मॉड्यूल स्वचालित रूप से जुड़े होते हैं, और इस घटना को udev डेमन द्वारा संसाधित किया जाता है, जो "/ देव" निर्देशिका में संबंधित डिवाइस फ़ाइल बनाता है। यह सब तब किया जाता है जब संबंधित मॉड्यूल को मॉड्यूल ट्री में सही ढंग से स्थापित किया गया हो। फ़ाइल सिस्टम के मामले में, स्थिति समान है: फ़ाइल सिस्टम को माउंट करने की कोशिश करते समय, कर्नेल आवश्यक मॉड्यूल को स्वचालित रूप से लोड करता है, और माउंट को निष्पादित करता है।
यदि मॉड्यूल की आवश्यकता इतनी स्पष्ट नहीं है, तो कर्नेल इसे अपने आप लोड नहीं करता है। उदाहरण के लिए, लूप डिवाइस पर एन्क्रिप्शन फ़ंक्शन का समर्थन करने के लिए, आपको "क्रिप्टोलोप" मॉड्यूल को मैन्युअल रूप से लोड करने की आवश्यकता है, और प्रत्यक्ष एन्क्रिप्शन के लिए, एन्क्रिप्शन एल्गोरिथ्म मॉड्यूल का उपयोग करें, उदाहरण के लिए, "ब्लोफ़िश"।

आवश्यक मॉड्यूल के लिए खोजें

मॉड्यूल को निर्देशिका में संग्रहीत किया जाता है "/ lib / मॉड्यूल / <कर्नेल संस्करण>" एक्सटेंशन "ko" के साथ फाइल के रूप में। पेड़ से सभी मॉड्यूल की एक सूची प्राप्त करने के लिए, आप वर्तमान कर्नेल के मॉड्यूल के साथ निर्देशिका में एक्सटेंशन "को" के साथ सभी फाइलों को खोजने के लिए कमांड निष्पादित कर सकते हैं:

/ lib / मॉड्यूल / `uname -r`name '* .ko खोजें

परिणामी सूची उपलब्ध मॉड्यूल, उनके उद्देश्य और नामों का कुछ विचार देगी। उदाहरण के लिए, पथ "कर्नेल / ड्राइवर / नेट / वायरलेस / rt2x00 / rt73usb.ko" स्पष्ट रूप से इंगित करता है कि यह मॉड्यूल rt73 चिप पर आधारित वायरलेस डिवाइस के लिए ड्राइवर है। मॉड्यूल के बारे में अधिक विस्तृत जानकारी modinfo कमांड का उपयोग करके प्राप्त की जा सकती है:

# modinfo rt73usb

फ़ाइल नाम: /lib/modules/2.6.38-gentoo-r1/kernel/drivers/net/wireless/rt2x00/rt73usb.ko
लाइसेंस: जी.पी.एल.
फर्मवेयर: rt73.bin
विवरण: Ralink RT73 USB वायरलेस लैन ड्राइवर।
संस्करण: 2.3.0
लेखक: rt2x00.serialmonkey.com
निर्भर करता है: rt2x00lib, rt2x00usb, crc-itu-t
सत्यनाम: 2.6.38-gentoo-r1 SMP प्रीमेप्ट mod_unload modversions CORE2
parm: nohwcrypt: हार्डवेयर एन्क्रिप्शन को अक्षम करें। (Bool)

"फर्मवेयर" फ़ील्ड इंगित करता है कि यह मॉड्यूल स्वयं काम नहीं करता है, इसे एक विशेष फ़ाइल "rt73.bin" में डिवाइस के द्विआधारी फर्मवेयर की आवश्यकता है। एक फ़र्मवेयर फ़ाइल की आवश्यकता इस तथ्य के कारण दिखाई दी कि डिवाइस के साथ बातचीत करने के लिए इंटरफ़ेस बंद है, और ये फ़ंक्शंस फ़र्मवेयर फ़ाइल को असाइन किए गए हैं। आप डेवलपर की साइट से फर्मवेयर प्राप्त कर सकते हैं, इंस्टॉलेशन डिस्क जो डिवाइस के साथ आया था, या कहीं-कहीं वितरण रिपॉजिटरी में, फिर आपको इसे "/ lib / फर्मवेयर" निर्देशिका में कॉपी करने की आवश्यकता है, और फ़ाइल नाम को मिलान करना होगा जो मॉड्यूल में इंगित किया गया है।
ध्यान देने के लिए अगला क्षेत्र "निर्भर" फ़ील्ड है। मॉड्यूल जो इस पर निर्भर करता है, यहां सूचीबद्ध हैं। यह मानना ​​तर्कसंगत है कि मॉड्यूल एक दूसरे पर निर्भर करते हैं, उदाहरण के लिए, यूएसबी ड्राइव के लिए समर्थन मॉड्यूल यूएसबी नियंत्रक के लिए समर्थन मॉड्यूल पर निर्भर करता है। इन निर्भरताओं की गणना स्वचालित रूप से की जाती है, और नीचे वर्णित किया जाएगा।
अंतिम महत्वपूर्ण क्षेत्र परम है। यहां उन सभी मापदंडों का वर्णन किया गया है जो मॉड्यूल बूट समय पर स्वीकार कर सकते हैं, और उनका विवरण। इस मामले में, केवल एक ही संभव है: "नोहवक्रिप्ट", जो, विवरण से देखते हुए, हार्डवेयर एन्क्रिप्शन को अक्षम करता है। कोष्ठक में पैरामीटर मान का प्रकार दर्शाया गया है।
मॉड्यूल के बारे में अधिक विस्तृत जानकारी दस्तावेज़ ट्री स्रोत में कर्नेल स्रोतों (दस्तावेज़ीकरण निर्देशिका) के लिए मिल सकती है। उदाहरण के लिए, आप स्रोत फ़ाइल के रूट के सापेक्ष डॉक्यूमेंटेशन फ़ाइल / fb / vesafb.txt में vesafb ड्राइवर के वांछित वीडियो मोड के लिए कोड पा सकते हैं।

लोडिंग और अनलोडिंग मॉड्यूल

आप दो कमांडों की मदद से एक मॉड्यूल को कर्नेल में लोड कर सकते हैं: "इनमॉड" और "मोडप्रोबे", जो निर्भरता की गणना और संतुष्ट करने की क्षमता में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। "Insmod" कमांड एक्सटेंशन "ko" के साथ एक विशिष्ट फ़ाइल को लोड करता है, और यदि मॉड्यूल अन्य मॉड्यूल पर निर्भर करता है जो अभी तक कर्नेल में लोड नहीं है, तो कमांड एक त्रुटि उत्पन्न करेगा और मॉड्यूल लोड नहीं करेगा। Modprobe कमांड केवल मॉड्यूल ट्री के साथ काम करता है, और इसे केवल मॉड्यूल नाम से लोड करना संभव है, और फ़ाइल नाम से नहीं। इन आदेशों का दायरा निम्नानुसार है: "इनमॉड" की सहायता से मॉड्यूल फ़ाइल को फ़ाइल सिस्टम में एक अनियंत्रित स्थान से लोड किया जाता है (उदाहरण के लिए, उपयोगकर्ता ने मॉड्यूल को संकलित किया और इसे कर्नेल ट्री में स्थानांतरित करने से पहले इसकी संचालन क्षमता की जांच करने का फैसला किया), और "modprobe" - तैयार किए गए मॉड्यूल को लोड करने के लिए शामिल किया गया वर्तमान कर्नेल संस्करण के मॉड्यूल ट्री में। उदाहरण के लिए, सभी निर्भरता सहित कर्नेल ट्री से "rt73usb" कर्नेल मॉड्यूल को लोड करने के लिए, और हार्डवेयर एन्क्रिप्शन को अक्षम करने के लिए, आपको कमांड चलाने की आवश्यकता है:

# modprobe rt73usb nohwcrypt = 0

इस मॉड्यूल को insmod कमांड के साथ डाउनलोड करना निम्नानुसार होगा:

# insmod /lib/modules/2.6.38-gentoo-r1/kernel/drivers/net/wireless/rt2x00/rt73usb.ko nohwcrypt = 0

लेकिन आपको यह याद रखने की आवश्यकता है कि "इनस्मोड" का उपयोग करते समय सभी निर्भरता को मैन्युअल रूप से लोड करना होगा। इसलिए, इस आदेश को धीरे-धीरे modprobe कमांड द्वारा अधिगृहीत किया जाता है।

मॉड्यूल लोड करने के बाद, आप "lsmod" कमांड का उपयोग करके कर्नेल में लोड किए गए मॉड्यूल की सूची में इसकी उपस्थिति की जांच कर सकते हैं:

# lsmod | grep rt73usb

मॉड्यूल	आकार	द्वारा उपयोग किया जाता है
rt73usb	17,305	0
crc_itu_t	999	1	rt73usb
rt2x00usb	5749	1	rt73usb
rt2x00lib	19,484	2	rt73usb, rt2x00usb

कमांड के आउटपुट से यह स्पष्ट है कि मॉड्यूल लोड किया गया है, और अपने काम में अन्य मॉड्यूल का भी उपयोग करता है।
इसे अनलोड करने के लिए, आप "आरएमओडी" कमांड या "-प्रो" स्विच के साथ समान "मोडप्रोबे" कमांड का उपयोग कर सकते हैं। दोनों आदेशों को एक पैरामीटर के रूप में केवल मॉड्यूल नाम को पारित करने की आवश्यकता है। यदि मॉड्यूल का उपयोग नहीं किया जाता है, तो इसे अनलोड किया जाएगा, और यदि उपयोग किया जाता है, तो एक त्रुटि उत्पन्न होगी, और इस पर निर्भर सभी मॉड्यूल को अनलोड करना होगा:

# rmmod rt2x00usb
त्रुटि: मॉड्यूल rt2x00usb rt73usb द्वारा उपयोग में है

# rmmod rt73usb
# rmmod rt2x00usb

मॉड्यूल के उतारने के बाद, यह प्रदान की गई सभी सुविधाएँ कर्नेल तालिका से हटा दी जाएंगी।

अलग-अलग वितरण में स्वचालित रूप से लोडिंग मॉड्यूल के लिए विभिन्न तंत्र प्रदान किए जाते हैं। मैं यहां विवरण में नहीं जाऊंगा, वे प्रत्येक वितरण के लिए अलग-अलग हैं, लेकिन एक बूट विधि हमेशा प्रभावी और सुविधाजनक है: स्टार्ट स्क्रिप्ट का उपयोग करना। उसी RedHat सिस्टम में, आप सभी विकल्पों के साथ सीधे "/etc/rc.d/rc.local" मॉड्यूल लोड कमांड लिख सकते हैं।
मॉड्यूल कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइलें "/etc/modprobe.d/" निर्देशिका में स्थित हैं और एक्सटेंशन "गोपनीय" है। ये फाइलें मुख्य रूप से वैकल्पिक मॉड्यूल के नाम, उनके मापदंडों को डाउनलोड करते समय उपयोग करती हैं, और काली सूची जिन्हें डाउनलोड करने के लिए निषिद्ध है। उदाहरण के लिए, उपर्युक्त मॉड्यूल के लिए "nohwcrypt = 1" विकल्प के साथ तुरंत लोड करने के लिए, आपको एक फाइल बनाने की ज़रूरत है जिसमें लाइन लिखना है:

विकल्प rt73usb nohwcrypt = 1

मॉड्यूल की काली सूची को मुख्य रूप से "" ब्लैकलिस्ट <मॉड्यूल नाम> "प्रारूप में" /etc/modules.d/blacklist.conf "फ़ाइल में संग्रहीत किया जाता है। इस फ़ंक्शन का उपयोग छोटी गाड़ी या परस्पर विरोधी मॉड्यूल के लोडिंग को प्रतिबंधित करने के लिए किया जाता है।

एक मॉड्यूल को इकट्ठा करना और इसे एक पेड़ में जोड़ना

कभी-कभी कर्नेल में किसी ड्राइवर की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए आपको इसे मैन्युअल रूप से संकलित करना होगा। यह भी मामला है अगर अतिरिक्त सॉफ़्टवेयर को कर्नेल के लिए अपने मॉड्यूल को जोड़ने की आवश्यकता होती है, जैसे vmware, virtualbox या Nvidia कार्ड सपोर्ट पैकेज। संकलन प्रक्रिया स्वयं कार्यक्रम के निर्माण की प्रक्रिया से भिन्न नहीं है, लेकिन अभी भी कुछ आवश्यकताएं हैं।
सबसे पहले, आपको एक संकलक की आवश्यकता है। आमतौर पर, "जीसीसी" को स्थापित करने से आपको एक मॉड्यूल बनाने के लिए आवश्यक सब कुछ स्थापित होता है। यदि कुछ गायब है, तो बिल्ड प्रोग्राम आपको इसके बारे में बताएगा, और आपको लापता पैकेजों को फिर से स्थापित करना होगा।
दूसरे, कर्नेल हेडर फ़ाइलों की आवश्यकता है। तथ्य यह है कि कर्नेल मॉड्यूल को हमेशा अपनी हेडर फ़ाइलों का उपयोग करके कर्नेल के साथ इकट्ठा किया जाता है, क्योंकि मॉड्यूल संस्करणों और लोड किए गए कर्नेल के बीच कोई विचलन और बेमेल इस मॉड्यूल को कर्नेल में लोड करने में असमर्थता की ओर जाता है।
यदि सिस्टम वितरण कर्नेल के आधार पर काम करता है, तो आपको कर्नेल हेडर फ़ाइलों के साथ पैकेज स्थापित करने की आवश्यकता है। अधिकांश वितरण पर, ये कर्नेल-हेडर और / या कर्नेल-डेवेल पैकेज हैं। मॉड्यूल की विधानसभा के लिए यह पर्याप्त होगा। यदि कर्नेल मैन्युअल रूप से बनाया गया था, तो इन पैकेजों की आवश्यकता नहीं है: बस वर्तमान कर्नेल के कॉन्फ़िगर स्रोत कोड के पेड़ का जिक्र करते हुए एक प्रतीकात्मक लिंक "/ usr / src / linux" बनाएं।
मॉड्यूल को संकलित करने के बाद, आउटपुट "ko" एक्सटेंशन वाली एक या अधिक फाइलें होगी। आप "insmod" कमांड का उपयोग करके उन्हें डाउनलोड करने और उनके ऑपरेशन का परीक्षण करने का प्रयास कर सकते हैं।
यदि मॉड्यूल लोड और काम करते हैं (या मैन्युअल रूप से निर्भरता लोड करने के लिए बहुत आलसी), तो आपको उन्हें वर्तमान कर्नेल के मॉड्यूल ट्री पर कॉपी करने की आवश्यकता है, जिसके बाद आपको मॉड्यूल निर्भरता को डेमोड कमांड के साथ अपडेट करना होगा। यह मॉड्यूल ट्री के माध्यम से पुनरावर्ती रूप से चलेगा और सभी निर्भरता को "mod.d.dep" फ़ाइल में लिख देगा, जिसका परिणाम "modprobe" कमांड द्वारा विश्लेषण किया जाएगा। मॉड्यूल अब modprobe कमांड के साथ लोड करने के लिए तैयार हैं और सभी निर्भरताओं के साथ नाम से लोड किया जा सकता है।
यह ध्यान देने योग्य है कि कर्नेल को अपडेट करते समय यह मॉड्यूल काम नहीं करेगा। नई हेडर फ़ाइलों की आवश्यकता होगी और मॉड्यूल को फिर से बनाना होगा।

"सुनो" कोर क्या कहता है

यदि आप मॉड्यूल के साथ थोड़ी सी भी समस्याओं का सामना करते हैं, तो आपको कर्नेल संदेशों को देखने की आवश्यकता है। वे "dmesg" कमांड द्वारा आउटपुट कर रहे हैं, और फ़ाइल "/ var / log / संदेश" के लिए, syslog सेटिंग्स पर निर्भर करता है। कर्नेल संदेश सूचनात्मक या डिबगिंग हो सकते हैं, जो मॉड्यूल के संचालन के दौरान एक समस्या की पहचान करने में मदद करेंगे, या वे मॉड्यूल के साथ एक त्रुटि की रिपोर्ट कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, अपर्याप्त वर्ण और निर्भरता, गलत पैरामीटर पारित। उदाहरण के लिए, ऊपर दिए गए "rt73usb" मॉड्यूल के लिए प्रकार बूल के पैरामीटर की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है कि पैरामीटर "0" या "1" को स्वीकार कर सकता है। यदि आप "2" पास करने की कोशिश करते हैं, तो सिस्टम एक त्रुटि देगा:

# modprobe rt73usb nohwcrypt = 2
FATAL: rt73usb (/lib/modules/2.6.38-gentoo-r1/kernel/drivers/net/wireless/rt2x00/rt73usb.ko) डालने में त्रुटि: अमान्य तर्क

त्रुटि "अमान्य तर्क" किसी भी चीज़ के बारे में बात कर सकता है, कर्नेल स्वयं कंसोल में त्रुटि नहीं लिख सकता है, केवल सिस्टम लॉग में इसे लिखने के लिए प्रिंट फ़ंक्शन का उपयोग करें। लॉग को देखने के बाद, आप पहले से ही पता लगा सकते हैं कि त्रुटि क्या है:

# dmesg | पूंछ-n1
rt73usb: '2' पैरामीटर के लिए अमान्य है 'nohwcrypt'

इस उदाहरण में, केवल एक त्रुटि के साथ अंतिम पंक्ति प्रदर्शित की जाती है ताकि लेख को अव्यवस्थित न किया जा सके। मॉड्यूल कई पंक्तियों को लिख सकता है, इसलिए पूर्ण लॉग को प्रदर्शित करना बेहतर है, या कम से कम अंतिम दस लाइनें।
गलती पहले से ही ढूंढना आसान है: "2" का मान पैरामीटर "नॉहक्रिप्ट्री" के लिए स्वीकार्य नहीं है। सुधार के बाद, मॉड्यूल कर्नेल में सही ढंग से लोड होगा।

कहा गया है कि सभी से, एक निष्कर्ष निकाला जा सकता है: लिनक्स कर्नेल अपने नियमों से खेलता है और गंभीर चीजें करता है। फिर भी - यह सिर्फ एक कार्यक्रम है, यह, वास्तव में, अन्य सामान्य कार्यक्रमों से बहुत अलग नहीं है। यह समझना कि कर्नेल उतना डरावना नहीं है जितना लगता है, यह सिस्टम की आंतरिक संरचना को समझने के लिए पहला कदम हो सकता है और इसके परिणामस्वरूप, आपको जल्दी से और प्रभावी ढंग से उन समस्याओं को हल करने में मदद मिलेगी जो किसी भी लिनक्स व्यवस्थापक को रोजमर्रा के काम में आती हैं।