Linux內核模塊管理工具總結

一. 內核模塊加載情況查詢

Linux提供了三種方法查詢加載到內核的模塊，一種方法是直接訪問proc虛擬文件系統獲取，一種方法則是比較常用的lsmod方法獲取，而lsmod的輸出其實是基于/proc/modules。另外還有一種就是查看/sys/module/目錄下是否生成已加載模塊的目錄。

1、/proc/modules文件

?

Linux 內核提供了一種通過 /proc 文件系統，在運行時訪問內核內部數據結構、改變內核設置的機制。

/proc 中的大多數虛擬文件都可以使用cat、more和less等命令查看。其中，/proc/modules列出了所有load進入內核的模塊列表，里面的內容會隨著系統使用和配置的變化而變化。/proc/modules內模塊加載情況查詢如下：

[root@localhost]#?cat?/proc/modules
hellomod?16384?0?-?Live?0xffffffffc1072000?(OE)
openvswitch?212992?0?-?Live?0xffffffffc103d000
nf_conncount?24576?1?openvswitch,?Live?0xffffffffc1036000
xt_nat?16384?15?-?Live?0xffffffffc1022000
vhost_net?40960?1?-?Live?0xffffffffc102b000
vhost?65536?1?vhost_net,?Live?0xffffffffc0ea4000
...
intel_uncore?258048?0?-?Live?0xffffffffc0d39000
pcspkr?16384?0?-?Live?0xffffffffc05ad000
mei_me?57344?0?-?Live?0xffffffffc0d2a000
ipmi_ssif?49152?0?-?Live?0xffffffffc0d16000
mei?184320?1?mei_me,?Live?0xffffffffc0cd8000
i2c_i801?36864?0?-?Live?0xffffffffc0c46000
...

#hellomod是小編自定義的模塊，加載后可在/proc/modules中查詢到
[root@localhost]#?cat?/proc/modules?|?grep?hellomod
hellomod?16384?0?-?Live?0xffffffffc1072000?(OE)

上述查詢結果大家看起來可能會比較懵，接下來讓我們解析下各列的含義：

• 第一列：模塊的名字
• 第二列：模塊的內存大小，單位是bytes
• 第三列：被load的次數，0以為著沒有被load過
• 第四列：是否依賴第三方moudle，列出這些module
• 第五列：模塊的狀態，有Live， Loading， Unloading三種狀態
• 第六列：模塊當前的內核內存偏移位置。這些信息，debug的時候會非常有用。例如使用診斷工具 addr2line時就可能會用到該內存偏移位置

2、lsmod命令

?

Linux lsmod命令用于顯示已經加載到內核中的模塊的狀態信息，原理就是將/proc/modules 中的信息調整一下格式輸出。

執行lsmod命令后會列出所有已載入系統的模塊，lsmod 輸出列表中有一列?Used by?，它表明此模塊正在被其他模塊使用。Linux操作系統的核心具有模塊化的特性，因此在編譯核心時，務須把全部的功能都放入核心。您可以將這些功能編譯成一個個單獨的模塊，待需要時再分別載入。

[root@localhost]#?lsmod
Module??????????????????Size??Used?by
hellomod???????????????16384??0
openvswitch???????????212992??0
tun????????????????????69632??4?vhost_net
bridge????????????????393216??0
...
mei???????????????????184320??1?mei_me
i2c_i801???????????????36864??0
ioatdma????????????????69632??0
lpc_ich????????????????28672??0
...
dm_mirror??????????????28672??0
dm_region_hash?????????28672??1?dm_mirror
dm_log?????????????????24576??2?dm_region_hash,dm_mirror
dm_mod????????????????204800??12?dm_log,dm_mirror

#hellomod是小編自定義的模塊，加載后可通過lsmod查詢到
[root@localhost]#?lsmod?|?grep?hellomod
hellomod???????????????16384??0

上述查詢結果雖然比第一種方法輸出列少，但是可能大家依然不知道什么意思，接下來讓我們解析下各列的含義：

• 第一列：模塊的名字
• 第二列：模塊的大小
• 第三列：被其他模塊所依賴的次數
• 第四列：依賴該模塊的模塊名稱

3、/sys/module 目錄

該目錄下有系統中所有的模塊信息，不論這些模塊是以內聯（inlined) 方式 編譯到內核鏡像文件中，還是編譯為外部模塊(.ko)，均會在/sys/module目錄下生成以模塊名命名的目錄 。

[root@localhost]#?ls?-l?/sys/module
total?0
drwxr-xr-x.?3?root?root?0?Feb?23?19:32?8250
drwxr-xr-x.?3?root?root?0?Feb?23?19:32?acpi
drwxr-xr-x.?5?root?root?0?Feb?23?19:32?acpi_ipmi
...
drwxr-xr-x.?3?root?root?0?Feb?23?19:32?firmware_class
drwxr-xr-x.?5?root?root?0?Feb?23?19:32?ghash_clmulni_intel
drwxr-xr-x.?3?root?root?0?Feb?23?19:32?gpiolib_acpi
drwxr-xr-x.?5?root?root?0?Feb?23?19:32?grace
drwxr-xr-x.?3?root?root?0?Feb?23?19:32?haltpoll
drwxr-xr-x.?5?root?root?0?Feb?23?19:34?hellomod
drwxr-xr-x.?3?root?root?0?Feb?23?19:32?hid
...

[root@localhost]#?ls?-l?/sys/module?|?grep?hellomod
drwxr-xr-x.?5?root?root?0?Feb?23?19:34?hellomod

當我們加載驅動程序之后，我們可以通過 調用cat /proc/modules、lsmod命令或者查看 ?/sys/module/，查看我們剛加載的模塊有沒加載成功。

二. 內核模塊加載與卸載工具

1、insmod

?

將指定模塊加載到內核，insmod命令完全由用戶自行加載一個完整文件名的模塊，不會主動分析模塊依賴性，需要自己手動加載。

語法格式：

insmod?[?文件名?]?[?模塊參數...?]

例如：

insmod?/path/xxx.ko

其中，path表示ko文件的絕對路徑或相對路徑。

2、depmod

?

分析可加載模塊的依賴性，生成modules.dep文件和modules.dep.bin文件，以便modprobe加載模塊時根據modules.dep.bin進行依賴模塊加載。

語法格式：

[root@localhost]#?depmod?[-adeisvV][-m<文件>][--help][模塊名稱]
-a?分析所有可用的模塊
-d?執行排錯模式
-e?輸出無法參照的符號
-i?不檢查符號表的版本
-m<文件>?使用指定的符號表文件
-n 不寫入 modules.dep ，而是將結果輸出到螢幕上(standard out)；
-s?在系統記錄中記錄錯誤
-v?執行時顯示詳細的信息
-V?顯示版本信息
--help?顯示幫助

Linux內核模塊可以為其它模塊提供提供服務(在代碼中使用EXPORT_SYMBOL)，這種服務被稱作”symbols”。若第二個模塊使用了這個symbol，則該模塊很明顯依賴于第一個模塊。這些依賴關系是非常繁雜的。

depmod 通過讀取?/lib/modules/$(uname -r)?/下的每個模塊并確定它導出的符號和需要的符號，創建一個模塊依賴關系列表。默認情況下，此列表將寫入modules.dep和名為modules.dep.bin的二進制哈希版本，這兩個文件位于同一目錄中。如果在命令行中給出了文件名，則只檢查這些模塊（除非列出了所有模塊，否則這些模塊很少有用）。

depmod 還創建由?modules.symbols?文件及其二進制散列版本?modules.symbols.bin?中的模塊提供的符號列表。

最后，如果模塊提供了特殊的設備名（devname），則 depmod 將輸出一個名為?modules.devname?的文件，該設備名應在啟動時填充在?/dev?中（由?udev?等實用程序填充）。

3、modprobe

?

加載或卸載內核模塊；

語法格式：

modprobe?[?參數]?[模塊名稱]?[模塊參數...]

modprobe需要根據modules.dep.bin文件的內容進行加載操作，可以自動解決模塊間的依賴關系表，一次性將有依賴關系的驅動全部加載到內核，不需要驅動的具體地址，但需要將驅動拷貝或設置軟鏈接到/lib/modules/$(uname -r)/或者/lib/modules/$(uname -r)/extra/目錄下。modprobe加載模塊時并不需要指定ko文件的具體目錄，直接使用modprobe 模塊名字即可，我們不仿測試下：

#加載hellomod.ko模塊之前，默認的模塊信息如下
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#?modinfo?hellomod
filename:???????/lib/modules/6.2.0-rc5+/hellomod.ko
license:????????Dual?BSD/GPL
srcversion:?????DEA7EE7031439C7A120C77C
depends:
retpoline:??????Y
name:???????????hellomod
vermagic:???????6.2.0-rc5+?SMP?preempt?mod_unload?modversions

#刪除調/lib/modules/$(uname?-r)/目錄下的hellomod軟鏈接
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#?rm?-f?hellomod.ko
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#?ls?-l
total?3800
lrwxrwxrwx.??1?root?root?????27?Feb?20?11:17?build?->?/usr/src/kernels/6.2.0-rc5+
drwxr-xr-x.?13?root?root????141?Feb?24?10:46?kernel
-rw-r--r--.??1?root?root?943175?Feb?24?19:26?modules.alias
-rw-r--r--.??1?root?root?899138?Feb?24?19:26?modules.alias.bin
-rw-r--r--.??1?root?root???8920?Jan?30?10:22?modules.builtin
-rw-r--r--.??1?root?root??11118?Feb?24?19:26?modules.builtin.bin
-rw-r--r--.??1?root?root??69179?Jan?30?10:22?modules.builtin.modinfo
-rw-r--r--.??1?root?root?313395?Feb?24?19:26?modules.dep
-rw-r--r--.??1?root?root?429116?Feb?24?19:26?modules.dep.bin
-rw-r--r--.??1?root?root????405?Feb?24?19:26?modules.devname
-rw-r--r--.??1?root?root?106408?Jan?30?10:22?modules.order
-rw-r--r--.??1?root?root????833?Feb?24?19:26?modules.softdep
-rw-r--r--.??1?root?root?494353?Feb?24?19:26?modules.symbols
-rw-r--r--.??1?root?root?593333?Feb?24?19:26?modules.symbols.bin
lrwxrwxrwx.??1?root?root?????27?Feb?20?11:17?source?->?/usr/src/kernels/6.2.0-rc5+

#復制源文件路徑下的hellomod.ko到/lib/modules/$(uname?-r)路徑下
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#?cp?/tmp/28/hellomod.ko?.
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#?ls?-l
total?4080
lrwxrwxrwx.??1?root?root?????27?Feb?20?11:17?build?->?/usr/src/kernels/6.2.0-rc5+
-rw-r--r--.??1?root?root?285744?Feb?25?17:18?hellomod.ko
drwxr-xr-x.?13?root?root????141?Feb?24?10:46?kernel
-rw-r--r--.??1?root?root?943175?Feb?24?19:26?modules.alias
-rw-r--r--.??1?root?root?899138?Feb?24?19:26?modules.alias.bin
-rw-r--r--.??1?root?root???8920?Jan?30?10:22?modules.builtin
-rw-r--r--.??1?root?root??11118?Feb?24?19:26?modules.builtin.bin
-rw-r--r--.??1?root?root??69179?Jan?30?10:22?modules.builtin.modinfo
-rw-r--r--.??1?root?root?313395?Feb?24?19:26?modules.dep
-rw-r--r--.??1?root?root?429116?Feb?24?19:26?modules.dep.bin
-rw-r--r--.??1?root?root????405?Feb?24?19:26?modules.devname
-rw-r--r--.??1?root?root?106408?Jan?30?10:22?modules.order
-rw-r--r--.??1?root?root????833?Feb?24?19:26?modules.softdep
-rw-r--r--.??1?root?root?494353?Feb?24?19:26?modules.symbols
-rw-r--r--.??1?root?root?593333?Feb?24?19:26?modules.symbols.bin
lrwxrwxrwx.??1?root?root?????27?Feb?20?11:17?source?->?/usr/src/kernels/6.2.0-rc5+

#直接執行modprobe會報錯并提示無法插入hellomod.ko文件，需要執行depmod命令更新modules.dep和modules.dep.bin文件，
#將hellomod.ko的路徑寫入modules.dep和modules.dep.bin文件中
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#?modprobe?hellomod
modprobe:?ERROR:?could?not?insert?'hellomod':?Unknown?symbol?in?module,?or?unknown?parameter?(see?dmesg)
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#

#depmod指令會自動分析/lib/modules/$(uname -r)/目錄下的可加載模塊，并按照固定的格式填入modules.dep和modules.dep.bin中。
#因此，我們可以先將需要加載的ko文件拷貝到對應的目錄，再執行depmod指令。
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#?depmod

#執行depmod后，在modules.dep和modules.dep.bin中已經存在有我們需要加載的ko文件名了，注意，不要手工的去編輯modules.dep文件
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#?cat?modules.dep?|?grep?hellomod
hellomod.ko:

#再執行modprobe指令，即可加載模塊了，modprobe是根據modules.dep.bin文件中的路徑信息加載ko文件。
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#?modprobe?hellomod
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#?lsmod?|?grep?hellomod
hellomod???????????????16384??0

?

注意：在加載自己制作的ko文件時，我們最好使用insmod命令；因為modprobe使用的模塊加載路徑一般是系統啟動時的默認加載路徑，存放的一般是系統原始的ko文件。

?

如果要使用modprobe進行加載，則建議不用將默認加載路徑下的模塊文件替換掉，一旦將原始ko模塊文件替換掉，假如自己制作的模塊文件存在bug，可能導致系統出現故障，即使重新啟動機器，系統默認加載的仍然是自己制作的ko文件，這時就會導致系統無法正常啟動。因此，假如要使用modprobe命令，則建議在與默認加載路徑不同的/lib/modules/$(uname -r)/或者/lib/modules/$(uname -r)/extra/路徑下生成源模塊文件的軟鏈接，再分別執行depmod, modprobe xxx兩個命令，這樣能成功加載自己制作的模塊文件，且即使自制模塊有bug也不影響系統重啟后成功啟動。因為這樣操作過后，系統重啟后該模塊文件未加載到內核，讀者可以自己實驗。

?

有上述可知，無論使用modprobe或者insmod加載自制的模塊，在重啟后均會失效；對于insmod，系統重啟后仍然會加載默認路徑下的內核模塊。對于modprobe，系統重啟后則既不會加載自制模塊也不會加載默認模塊。

好多文章或博客里面寫到modprobe是根據modules.dep文件的內容進行加載模塊操作的，其實是不正確的。使用 strace 追蹤 modprobe 的調用過程，發現 modprobe 并不會使用 modules.dep 文件，而是調用modules.dep.bin文件。

strace 的相關信息記錄如下：

[root@localhost]#?strace?/sbin/modprobe?hellomod??2>&1?|?grep?"modules"
open("/lib/modules/6.2.0-rc5+/modules.softdep",?O_RDONLY|O_CLOEXEC)?=?3
open("/lib/modules/6.2.0-rc5+/modules.dep.bin",?O_RDONLY|O_CLOEXEC)?=?3
open("/lib/modules/6.2.0-rc5+/modules.alias.bin",?O_RDONLY|O_CLOEXEC)?=?3
open("/lib/modules/6.2.0-rc5+/modules.symbols.bin",?O_RDONLY|O_CLOEXEC)?=?3
open("/lib/modules/6.2.0-rc5+/modules.builtin.bin",?O_RDONLY|O_CLOEXEC)?=?3
open("/lib/modules/6.2.0-rc5+/hellomod.ko",?O_RDONLY|O_CLOEXEC)?=?3

由上面結果可知，modprobe在加載模塊時，它訪問了 modules.dep.bin、modules.alias.bin、modules.symbols.bin、modules.builtin.bin 等文件，它并沒有訪問 modules.dep 文件。

接下來讓我們使用man modules.dep看下有關該文件的說明：

DESCRIPTION
???????modules.dep.bin?is?a?binary?file?generated?by?depmod?listing?the?dependencies?for?every?module?in?the?directories?under?/lib/modules/version.?It?is?used?by?kmod?tools?such?as?modprobe
???????and?libkmod.

???????Its?text?counterpar?is?located?in?the?same?directory?with?the?name?modules.dep.?The?text?version?is?maintained?only?for?easy?of?reading?by?humans?and?is?in?no?way?used?by?any?kmod
???????tool.

???????These?files?are?not?intended?for?editing?or?use?by?any?additional?utilities?as?their?format?is?subject?to?change?in?the?future.?You?should?use?the?modinfo(8)?command?to?obtain
???????information?about?modules?in?a?future?proof?and?compatible?fashion?rather?than?touching?these?files.

從man的描述來看，modules.dep只是供人查看的，kmod相關的命令使用的是modules.dep.bin這個文件，如modprobe和libkmod。

4、modinfo

?

查看某個模塊的詳細信息。

語法格式：

[root@localhost]#?modinfo?[-adlpn0Fkbvh]?<模塊文件>
-a 或–author 顯示模塊開發人員。
-d 或–description 顯示模塊的說明。
-l?或—license?顯示版本信息
-p 或–parameters 顯示模塊所支持的參數。
-0?或–null?用?\0?代替?\n?-F?或–field=FIELD?僅打印提供的字段
-k?或–set-version=VERSION?用?VERSION?代替uname?-r
-b?或–basedir=DIR?使用?DIR?作為/lib/modules?的文件系統根目錄
-V?或–version?顯示版本信息
-h?或–help?顯示幫助信息

modinfo命令通過/lib/modules/$(uname -r)/modules.dep?文件獲取模塊(ko文件)的實際存放路徑，之后，通過調用modinfo()函數打開模塊(ko文件)從而獲取模塊的詳細信息并打印出來。因此，存在這樣一種情況，即模塊實際并未加載，但是通過modinfo卻可以讀取到模塊的詳細信息。

?

注：這就告誡我們，當使用modinfo讀出模塊的詳細信息時，不要就誤以為模塊已加載到內核。

這里，我們演示一下模塊未加載，但是modinfo卻能顯示模塊的詳細信息的例子，如下：

#lsmod顯示的內容中未檢索到hellomod模塊，說明hellomod模塊未加載到內核
[root@localhost]#?lsmod?|?grep?hellomod
[root@localhost]#

#直接執行modinfo命令可以顯示hellomod模塊的詳細信息
[root@localhost]#?modinfo?hellomod
filename:???????/lib/modules/6.2.0-rc5+/hellomod.ko
license:????????Dual?BSD/GPL
srcversion:?????DEA7EE7031439C7A120C77C
depends:
retpoline:??????Y
name:???????????hellomod
vermagic:???????6.2.0-rc5+?SMP?preempt?mod_unload?modversions
[root@localhost]#

#查看/lib/modules/$(uname?-r)/modules.dep文件內容，包含hellomod路徑
[root@localhost]#?cat?/lib/modules/$(uname?-r)/modules.dep?|?grep?hellomod
hellomod.ko:

[root@localhost]#?ls?-l?/lib/modules/$(uname?-r)
total?3800
lrwxrwxrwx.??1?root?root?????27?Feb?20?11:17?build?->?/usr/src/kernels/6.2.0-rc5+
lrwxrwxrwx.??1?root?root?????19?Feb?23?19:26?hellomod.ko?->?/tmp/28/hellomod.ko
drwxr-xr-x.?13?root?root????141?Feb?24?10:46?kernel
-rw-r--r--.??1?root?root?943175?Feb?24?14:17?modules.alias
-rw-r--r--.??1?root?root?899138?Feb?24?14:17?modules.alias.bin
-rw-r--r--.??1?root?root???8920?Jan?30?10:22?modules.builtin
-rw-r--r--.??1?root?root??11118?Feb?24?14:17?modules.builtin.bin
-rw-r--r--.??1?root?root??69179?Jan?30?10:22?modules.builtin.modinfo
-rw-r--r--.??1?root?root?313395?Feb?24?14:17?modules.dep
-rw-r--r--.??1?root?root?429116?Feb?24?14:17?modules.dep.bin
-rw-r--r--.??1?root?root????405?Feb?24?14:17?modules.devname
-rw-r--r--.??1?root?root?106408?Jan?30?10:22?modules.order
-rw-r--r--.??1?root?root????833?Feb?24?14:17?modules.softdep
-rw-r--r--.??1?root?root?494353?Feb?24?14:17?modules.symbols
-rw-r--r--.??1?root?root?593333?Feb?24?14:17?modules.symbols.bin
lrwxrwxrwx.??1?root?root?????27?Feb?20?11:17?source?->?/usr/src/kernels/6.2.0-rc5+

上面示例說明，hellomod模塊未加載時，modinfo通過讀取modules.dep文件中hellomod模塊的實際路徑，找到hellomod.ko文件，讀取該文件，從而獲取hellomod模塊的詳細信息。

接下來，我們通過modprobe加載hellomod模塊，再通過modinfo查看，發現和未加載hellomod模塊時顯示的一樣。

[root@localhost]#?modprobe?hellomod
[root@localhost]#?lsmod?|?grep?hellomod
hellomod???????????????16384??0
[root@localhost]#?modinfo?hellomod
filename:???????/lib/modules/6.2.0-rc5+/hellomod.ko
license:????????Dual?BSD/GPL
srcversion:?????DEA7EE7031439C7A120C77C
depends:
retpoline:??????Y
name:???????????hellomod
vermagic:???????6.2.0-rc5+?SMP?preempt?mod_unload?modversions
[root@localhost]#

5、rmmod

?

rmmod命令來自于英文詞組”remove module“的縮寫，其功能是用于移除內核中已加載的模塊。

語法格式：

rmmod?[參數]?模塊名稱??

常用參數如下：

[root@localhost?6.2.0-rc5+]#?lsmod?|?grep?hellomod
hellomod???????????????16384??0
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#?rmmod?hellomod
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#?lsmod?|?grep?hellomod
[root@localhost?6.2.0-rc5+]#

#查看dmesg日志，可以看到hellomod模塊在卸載后的日志
[root@localhost?~]#?dmesg?|?tail?-2
[181935.423616]?Hello,?World!
[181944.217893]?Goodbye,?World!