Linux Kernel (Ядро линукса) (часть 3)

Зависимости модулей

Модуль В может ссылаться на символы, экспортированные модулем А. Тогда мы говорим, что В загружен поверх А или что А используется модулем В. Чтобы можно было подключить модуль В, модуль А уже должен быть подключен; в противном случае ссылки на символы, экспортируемые модулем А, не могут быть корректно разрешены в модуле В. Короче говоря, между модулями существует зависимость.

Поле modules_which_use_me объекта module МОДуЛЯ А ЯВЛЯетСЯ ГОЛОВОЙ СПИСКа зависимостей, содержащего все модули, которые используют модуль А. Каждый элемент этого списка представляет собой маленький дескриптор moduie use, содержащий указатели на соседние элементы списка и указатель на соответствующий Объект module. В нашем примере Дескриптор moduie use, указывающий на объект module модуля В, будет находиться в списке modules_which_use_me МОДуЛЯ А. СПИСОК modules_which_use_me ДОЛЖен обновляться динамически каждый раз, когда какой-либо модуль загружается поверх модуля А. Модуль А не может быть выгружен, если его список зависимостей не пуст.

Конечно же, кроме модулей А и В, может существовать еще один модуль (скажем, С), загруженный поверх В, и т. д. Накладывание” модулей друг на друга является эффективным способом модуляризации исходного кода ядра и ускорения его разработки.

Подключение и выгрузка модулей

Пользователь может подключить модуль к работающему ядру, вызвав внешнюю программу insmod. Эта программа выполняет следующие действия:
1. Читает из командной строки имя модуля, который нужно подключить.
2. Находит в системном дереве каталогов файл с объектным кодом модуля. Как правило, файл находится в каком-нибудь подкаталоге каталога /lib/modules.
3. Читает с диска файл, содержащий объектный код модуля.
4. Делает системный вызов init moduie , передавая ему адрес буфера режима пользователя, содержащего объектный код модуля, размер объектного кода и область памяти режима пользователя, содержащую параметры программы insmod.
5. Завершает работу.

Всю реальную работу делает служебная процедура sys init moduie . Она выполняет следующие основные действия:
1. Проверяет, разрешено ли пользователю подключать модуль (текущий процесс должен иметь способность cap sys module). В любой ситуации, в которой кто-то добавляет к ядру новую функциональную возможность, вопросы безопасности выходят на первый план.
2. Выделяет область памяти под объектный код модуля. Затем копирует в нее данные из буфера режима пользователя, переданного системному вызову в качестве первого параметра.
3. Убеждается, что данные в области памяти фактически представляют собой ELF-объект модуля. Если это не так, возвращает код ошибки.
4. Выделяет область памяти под параметры, переданные программе insmod, и заполняет ее данными из буфера режима пользователя, переданного системному вызову в качестве третьего параметра.
5. Перебирает элементы списка modules, чтобы убедиться, что модуль еще не подключен. Проверка выполняется путем сравнения имен модулей (полей name у объектов module).
6. Выделяет область памяти под основной выполняемый код модуля и заполняет ее содержимым соответствующих секций модуля.
7. Выделяет область памяти под код инициализации модуля и заполняет ее содержимым соответствующих секций модуля.
8. Определяет адрес объекта module для нового модуля. Образ этого объекта включен в секцию gnu. linkonce. this moduie сегмента текста в ELF-файле модуля. Таким образом, объект module находится в области памяти, заполненной на шаге 6.
9. Записывает в поля moduie code и moduie init объекта module адреса областей памяти, выделенных на шагах 6 и 7.
10. Инициализирует список moduies_which_use_me объекта module и записывает нули во все счетчики ссылок модуля, кроме счетчика, выполняющего процессора. Этот счетчик устанавливается в единицу.
11. Устанавливает флаг license_gplok объекта module в соответствии с типом лицензии, указанным в объекте module.
12. Пользуясь таблицами символов ядра и таблицами символов модуля, перемещает объектный код модуля. Это означает замену всех вхождений внешних и глобальных символов на соответствующие смещения логических адресов.
13. Инициализирует поля syms и gpi syms объекта module так, чтобы они указывали на находящиеся в памяти таблицы символов, экспортированных модулем.
14. Таблица исключений модуля находится в секции ex table ELF-файла модуля; она была скопирована
в область памяти, выделенную на шаге
6. Описываемая функция сохраняет адрес таблицы В ПОЛе extable Объекта module.
15. Анализирует аргументы программы insmod и устанавливает значения соответствующих переменных модуля.
16. Регистрирует объект kobject, хранящийся В поле mkobj объекта module, чтобы новый подкаталог для модуля появился в каталоге module специальный файловой системы sysfs
17. Освобождает временную область памяти, выделенную на шаге 2.
18. Заносит объект module В СПИСОК modules.
19. Устанавливает состояние модуля в значение module state coming.
20. Выполняет метод init объекта module, если метод определен.
21. Устанавливает состояние модуля в значение module state live.
22. Заканчивает работу, возвращая 0 (успешное завершение).

Чтобы выгрузить модуль, пользователь вызывает внешнюю программу
rmmod, которая выполняет следующие действия:
1. Читает из командной строки имя модуля, который нужно выгрузить.
2. Открывает файл, в котором перечислены все модули, подключенные к ядру, и убеждается, что модуль, подлежащий выгрузке, действительно подключен.
3. Делает системный вызов deiete moduie , передавая ему имя модуля.
4. Завершает работу.
Служебная процедура sys deiete moduie выполняет следующие действия:
1. Проверяет, разрешено ли пользователю выгружать модуль (текущий процесс должен иметь способность cap sys module).
2. Копирует имя модуля в буфер ядра.
3. Просматривает СПИСОК modules В поисках объекта module данного модуля.
4. Проверяет СПИСОК modules_which_use_me МОДуЛЯ. ЕСЛИ СПИСОК не пуСТ, ВОЗ- вращает код ошибки.
5. Проверяет состояние модуля. Если оно не равно module state live, возвращает код ошибки.
6. Если у модуля есть метод init, функция проверяет, есть ли у него и метод exit. Если метод exit не определен, модуль не следует выгружать, и функция возвращает код выхода.
7. Чтобы избежать конфликтов, прекращает деятельность всех процессоров в системе, кроме процессора, выполняющего служебную процедуру
sys_delete_module.
8. Устанавливает состояние модуля в значение module state going.
9. Если сумма всех счетчиков ссылок модуля больше нуля, возвращает код ошибки.
10. Выполняет метод exit, если он определен у модуля.
11. Удаляет объект module из списка modules и отменяет регистрацию модуля в специальной файловой системе sysfs.
12. Удаляет объект module из списка зависимостей модулей, которыми он пользовался.
13. Освобождает области памяти, которые содержат выполняемый код модуля, объект module и разнообразные таблицы символов и исключений.
14. Возвращает ноль (успех).