Linux内核模块设计

　　内核的设计有两种方式：单内核和微内核，两者各有优劣，关于两者的比较可以参见wiki．windowds和Solaris采用微内核结构．

　　Linux内核采用单内核结构，设计比较简单，但单内核的理念是把所有的功能集成到一块儿，所以必然会导致内核的体积变大，然而事实是Linux内核体积并不大．因为Linux在设计的时候借鉴了微内核的设计思想，将内核模块化，用到的功能模块在使用的时候再加载．然而这又导致了一个问题，万一内核中没有对应硬盘的驱动模块，那么内核将无法在硬盘上展开，为了解决这个问题设计了一个过度的产物initrd，其中rd就是ram  disk的意思，用于顺利将内核展开到硬盘上，等完成任务后就退出，然后内核可以根据系统需要装载相应的模块．

　　在我的debian8系统上，＂/lib/modules/内核版本号＂这个目录下保存了所有的以.ko结尾的内核模块，共183MB，需要的时候可以加载对应的模块，而内核文件保存在/boot目录下，只有3MB大小．所以真正的内核是由＂内核核心＂和＂内核模块＂两部分组成的，核心位于/boot/vmlinuz-version，各内核模块(.ko)位于/lib/modules/version．

　　内核在初始化的过程中会完成下个任务：

　　１．设备探测

　　２．驱动初始化，可能会从initrd 文件中装载驱动模块，从这个角度看initrd可以看成一个临时的linux系统，这个临时系统系统中集成了比较全的硬件驱动（在我的dbeian8上 initrd.img-3.16.0-4-amd64有16MB大）可以顺利地帮内核完成对即将要展开系统的硬盘的初始化，当它的使命完成之后就退出．

　　３．以只读方式挂载根文件系统．

　　４．装载第一个用户空间进程init进程，PID为１,在不同的系统上可能略有不同，主要有upstart和systemd等．

　　用户空间想要和内核空间打交道可以通过/proc 和 /sys 这两个伪文件系统，所谓伪文件系统是指这两个目录下的文件都是假的，我曾经尝试用vim编辑这下面的文件，结果提示错误．所以这两个目录下的文件实际上是一些内核参数，文件本省并不存在．而且大部分文件是只读的．然而/proc/sys这个目录下的文件是可写的，但是要用echo  ＞　/proc/sys/filename的方式修改内核参数．例如，我可以修改/proc/sys/net/ipv4/ip_forward 为1,开启数据包转发功能，echo   1 >  ip_forward，这种方式比较麻烦，其实有一个系统管理工具sysctl（configure  kernel parameters at runtime）可以方便地修该内核参数，具体使用方法参见man手册，比如修改/proc/sys/kernel/hostname   可以用sysctl   kernel.hostname=asen修改主机名，这种方式会立即生效，但是重启之后又会失效．若要永久保存则需要编辑/etc/sysctl.conf文件增加一行参数，这个文件提供了一些范例可供参考，但这种方式的缺点是重启之后可以永久生效但现在无法生效，一个办法是用sysctl  -p通知内核重新读取配置文件． sysct命令后面的参数其实就是对应的/proc/sys目录下的路径和文件，sysctl -a 可以显示所有内核参数和值．

　　内核模块的管理的几个常见命令：

　　 modprobe   MODULE_NAME  　     　　　　     装载某模块

　　 modprobe   -r 　MODULE_NAME　　　　　      卸载某模块

　 　modinfo     MODULE_NAME                         　   查看某模块的具体信息，包括模块的依赖关系

　　 lsmod 　　                                                            列出当前内核上已经装载的模块

　　

　insmod     /PATH/TO/ MODULE_NAME             装载某模块

rmmod      MODULE_NAME　　　　　　　　  卸载某模块