linux操作系統源代碼詳細分析-資料下載頁

　　

【正文】 用于這種目的程序稱為modprobe。有關的modprobe代碼超出了本書的范圍，但是在Linux的每個發行版本中都包含有它。本節的剩余部分將討論同modprobe協同工作，以裝載內核模塊的內核代碼。 1. request_module 24432：作為函數說明之前的注釋，request_module是一個函數。內核的其他模塊在需要裝載其他內核模塊的時候，都必須調用這個函數。就像內核處理其他工作一樣，這種調用也是為當前運行的進程進行的。從進程的角度來看，這種調用的請求通常是隱含的—正在執行進程其他請求的內核可能會發現，必須調入一個模塊才能夠完成該請求。例如，請參見10070行，這里是一些將在第7章中討論的代碼。 24446：以內核中的一個獨立進程的形式執行exec_modprobe函數（24384行）。這并不能只通過函數的簡單調用實現，因為exec_modprobe要繼續調用exec來執行一個程序。因此，對函數exec_modprobe的簡單調用將永遠不會有返回。 這和使用fork以準備exec調用十分類似，你可以認為kernel_thread對內核來說就是較低版本的fork，雖然兩者有很大不同。fork是從指定函數開始執行新的進程，而不是從調用者的當前位置開始運行。正如fork一樣，kernel_thread返回的值是新進程的進程號。 24448：和fork一樣，從kernel_thread返回的負值表示內部錯誤。 24455：正如函數中論述的一樣，大部分的信號將因當前進程而被暫時阻塞。 24462：等待exec_modprobe執行完畢，同時指出所需要的模塊是已經成功裝入內存，還是裝載失敗了。 24465：結束運行，恢復信號。如果exec_modprobe返回錯誤代碼，則打印錯誤消息。 2. exec_modprobe 24384：exec_modprobe運行為內核增加內核模塊的程序。這里的模塊名是一個void*的指針，而不是char*的指針。原因簡單說來就是kernel_thread 產生的函數通常都使用void*指針參數。 24386：設置modprobe的參數列表和環境。modprobe_path（24363行）用來定位modprobe程序的位置。它可以通過內核的sysctl特性來修改，這一點將在第11章中介紹（參見30388行）。這意味著root可以動態選擇不同于/sbin/modprobe的程序來運行，以適應當modprobe被安裝到其他地方或者使用修改過的modprobe替換掉了原有的modprobe之類的情況。24400：（正如代碼中描述的一樣）出于安全性考慮，丟棄所有掛起的信號和信號句柄（handlers）。這里最重要的部分是對flush_signal_handlers的調用（28041行），它使用內核默認的信號句柄代替所有用戶定義的信號句柄。如果在此時有信號被傳送到內核，它將獲得默認響應—通常是忽略信號或殺死進程。但是不管怎樣都不會引起安全風險。由于該函數從觸發它的進程中分離出來（如前所述），所以，不管原始進程在此處是否改變其原來分配的信號，句柄都不會產生任何影響。 中國24405：關閉調用進程打開的所有文件。最重要的是，這意味著modprobe程序不再從調用進程中繼承標準輸入輸出和標準錯誤。這很有可能會引起安全漏洞（這可能是在替代modprobe的程序中引起的問題，但是modprobe本身實際上并不關心這個差異）。 24413：modprobe程序作為root運行，它擁有root所擁有的所有權限。和整個內核中其他地方一樣，請注意root使用用戶ID號0的假定在這里已經被寫入程序。用戶ID號和權能系統（capability system，在接下來的幾行中會用到）將在第7章中介紹。 中國24421：試圖執行modprobe程序。如果嘗試失敗，內核將使用printk打印錯誤消息并返回錯誤代碼。這里是可能產生printk的緩沖器過載的地點之一。module_name的長度并沒有明確限制，就我們對該調用的看法而言，它可能長達一百萬個字符。為防止printk緩沖器過載，你必需遍歷所有對于該函數的調用（實際上是對request_module的調用），以保證每個調用者使用足夠短的、不會為printk造成麻煩的模塊名。 24427：當execve成功執行時，它不會返回任何結果，因此本處是不可能執行到的。但是編譯器卻并不知道這一點，因此，此處使用了return語句以保證gcc不出錯。 對于內核的進一步討論將超出本章的既定范圍，因此在這個問題上我們到此為止。然而本書中也包括了其他必需的內核代碼。在讀完第4章和第5章之后，也許你會希望再次仔細研讀一下這部分內容。有關這個問題的兩個文件是include/linux/（從15529行開始）和/kernel/（從24476行開始）。和sys_create_module（24586行）、sys_init_module（24637行）、sys_delete_module（24860行）和sys_query_module（25148行）四個函數需要特別注意一樣，struct module（15581行）也要特別引起注意。這些函數實現了modprobe及insmod、lsmod和rmmod所使用的系統調用，以完成模塊的裝載、定位和卸載。 內核觸發直接回調內核程序的現象看起來很令人奇怪。但是，實際上進行的工作不止于此。例如，modprobe必須實際訪問磁盤以搜尋要裝載的模塊。而且更為重要的一點是，這種方法賦予root對內核模塊系統更多的控制能力。這主要是因為root也可以運行modprobe及相關程序。因此，root既可以手工裝載、查詢、卸載模塊，也可以由內核自動完成。 配置與編譯內核 你可能僅僅研讀、欣賞而并不修改Linux內核源代碼。但是，更普遍的情況是，用戶有強烈的愿望去改進內核代碼并完成相應的測試，這樣我們就需要知道如何重建內核。本節就是要告訴你如何實現這一點，而最終則歸結于如何把你所做的修改發行給別人，以使得每個人都能從你的工作中受益。 配置內核 編譯內核的第一步就是配置內核，這是增加或者減少對內核特性的支持及修改內核的一些特性的必要步驟。例如，你可以要求內核為自己的聲卡指定一個不同的DMA通道。如果內核配置和你的需要相同，那么你可以直接跳過本節，否則請繼續閱讀以下內容。 為了完成內核的配置，請先切換到root用戶，然后轉入如下內核源程序目錄： cd /usr/src/linux 接著敲入如下命令組： make configmake menuconfigmake xconfig 這三條命令都可以用來配置內核，但它們發揮作用的方式各不相同： * make config—三種方法中最簡單也是最枯燥的一種。但是最基本的一點是，它可以適應任何情況。通過為每一個內核支持的特性向用戶提問的方式來決定在內核中需要包含哪些特性。對于大多數問題，你只要回答y（yes，把該特性編譯進內核中）、m（作為模塊編譯）或者n（no，根本不對該特性提供支持）。在決定之前用戶應該考慮清楚，因為這個過程是不可逆的。如果你在該過程中犯了錯誤，就只能按Ctrl+C退出。你也可以敲入?以獲取幫助。圖21顯示了這種方法在X終端上運行的情況。
圖21 運行中的make config 幸運的是，這種方法還有一些智能。例如，如果你對SCSI支持回答no，那么系統就不會再詢問你有關SCSI的細節問題了。而且你可以只按回車鍵以接受默認的選擇，也就是當前的設置（因此，如果當前內核將對于SCSI的支持編譯進了內核，在這個問題上按回車鍵就意味著繼續把對SCSI的支持編譯進內核中）。即使是這樣，大部分用戶還是寧愿使用另外的兩種方法。 * make menuconfig—一種基于終端的配置機制，用戶擁有通過移動光標來進行瀏覽等功能。圖22顯示了在X終端上運行的make menuconfig。雖然在控制臺上顯示的是彩色，但是在終端上的顯示仍然相當單調。使用menuconfig必須要有相應的ncurses類庫。 * make xconfig—這是我最喜歡的一種配置方式。只有你能夠在X server上用root用戶身份運行X應用程序時，這種配置方式才可以使用（有些偏執的用戶就不愿意使用這種方式）。你還必須擁有Tcl窗口系統，這實際上還意味著你必須擁有Tcl、Tk以及一個正在運行的X安裝程序。作為補償，用戶獲得的是更漂亮的、基于X系統的以及和menuconfig功能相同的配置方法。圖23顯示了在這種方法運行過程中打開“可裝載模塊支持（Loadable module support）”子窗口的情況。 如上所述，這三種方法都實現了相同的功能：。而唯一的區別在于創建這個文件時的難易程度不同。 構建內核 構建內核要做的工作要比配置內核所做的工作少得多。雖然有幾種方式都能實現這一功能，但是選擇哪一種依賴于你希望怎樣對系統進行設置。長期以來，我已經形成了如下的習慣。雖然這種習慣比我所必須要做的略微多一些，但是它包含了所有基本的問題。首先，如果你還不在內核源程序目錄中，請先再次轉入這一目錄： cd /usr/src/linux 現在，切換到root用戶，使用下面顯示的命令生成內核。現在在shell中敲入下面的命令，注意make命令因為空間關系分成了兩行，但實際上這在shell輸入時是一個只有一行的命令： make dep clean zlilo bootmodules modules_install 當給出了如上多個目標時，除非前面所有的目標都成功了，否則make能夠知道沒有必要繼續嘗試下面的目標。因此，如果make能夠運行結束，成功退出，那么這就意味著所有的目標都正確構建了。現在你可以重新啟動機器以運行新的內核。 備份的重要性 中國當修改（fooling）內核時，你必須準備一個能夠啟動的備用內核。實現該目的的一種方式是通過配置Linux加載程序（LILO）以允許用戶選擇啟動的內核映象，其中之一是從沒有修改過的內核的備份（我總是這樣做的）。 如果你比較有耐心，那么你就可以使用zdisk目標而不使用zlilo目標；它可以把能夠啟動的內核映象寫入軟盤中。這樣你就可以通過在啟動時插入軟盤的方式啟動你的測試內核；如果沒有插入軟盤，則啟動正常的內核。 但是請注意：內核模塊并沒有被裝載到軟盤中，它們實際上是裝在硬盤中的（除非你愿意承擔更多的麻煩）。因此，如果你弄亂了內核模塊，即使是zdisk目標也救不了你。實際上，上面提到的這兩種方法都存在這個問題。雖然有比較好的解決方法可用，但是最簡單的方法（也就是我所使用的方法）是把備份內核作為嚴格獨立的內核來編譯，而不使用可裝載模塊的支持。通過這種方法，即使我弄亂了內核而不得不使用備份啟動系統，那么不管問題是實驗性內核不正確還是內核模塊的原因都無關緊要。不管怎樣，在備份的內核中已經有我需要的所有東西了。 由于用戶所做的修改可能導致系統的崩潰，如損壞磁盤上的數據等等，并不僅僅只是打亂設備驅動程序或文件系統，在測試新內核之前，備份系統的最新數據也是一個英明的決策（雖然設備驅動程序的開發不是本書的主題，但是必需指出的是，設備驅動程序的缺陷可能會引起系統的物理損壞。例如顯示器是不能備份的，而且因價格昂貴而不易替換）。作為一個潛在的內核黑客，你的最佳投資（當然是讀過本書以后）是一個磁帶驅動器和充足的磁帶。 發布你的改進 中國下面是有關發布你所做修改的一些基本規則： * 檢查最新發行版本，確保你所處理的不是已經解決了的問題。 * 遵守Linux 內核代碼編寫的風格。簡要的說就是8字符縮進以及Kamp。R括號風格（if，else，for，while，switch或者do后面同一行中緊跟著開括號）。在內核源程序目錄下面的文檔編寫和代碼風格文件給出了完整的規則，不過我們已經介紹了其中的關鍵部分。注意本書中包含的源程序代碼為節省空間而進行了大量的重新編輯，在該過程中我可能打破了其中的一些規則。 * 獨立發行相對無關的修改。這樣，只想使用你所做的某部分修改的人就可以十分方便地獲得想要的東西，而不用一次檢驗所有的修改內容。 * 讓使用你所做修改的用戶清楚他們可以從你的修改中獲取什么。同樣，你也應該給出這些問題的可信度。你是15min之前才匆匆完成你的修改，甚至還沒有時間對它們進行編譯，還是已經在你和你的朋友的系統中已長期穩定地運行過這個修改？ 假設現在你已經準備好發行自己的修改版本了，那么要做的第一步是建立一個說明你所做的修改的文件。你可以使用diff程序自動創建這個文件。結果或者被稱為diffs，或者在Linux中更普遍的被稱為補丁（patch）。 發布的過程十分簡單。，而你修改過的源程序代碼在linuxmy目錄下，那么只要進行如下的簡單工作就可以了（只有在鏈接不存在的情況下才需要執行ln）： 現在。（警告：如上所述，兩個源程序間的所有差別都會包含在這個補丁文件中。diff不能區分修改部分之間的關系，所以就把它們都羅列了出來。）如果補丁文件相對較小，你可以使用郵件直接發往內核郵件列表。如果補丁很大，那么就需要通過FTP或者Web站點發布。這時發給郵件列表的信件中就只需要包含一個URL。 Linux內核郵件列表的常見問題解答（FAQ）文件位于~rreilova/ linux/。該FAQ中包含了郵件列表的訂閱、郵件發布及閱讀郵件列表的注意事項等等。