7.2 LKM - I moduli del kernel

Il kernel di GNU/Linux è generalmente composto da un file vmlinuz o simile, e, come accennato nella sez. 7.1.1, le funzionalità non di base possono essere “modularizzate”, ovvero il relativo codice può essere inserito in file diversi dal kernel stesso, detti LKM (Loadable Kernel Module) o moduli.¹⁴

Un LKM è un file in formato binario ELF (Executable and Linkable Format) che ha generalmente estensione ‘.ko’ o ‘.o’ ed è memorizzato nel sottoalbero della directory /lib/modules/kernel_version (dove kernel_version indica appunto la versione del kernel per la quale il modulo è stato realizzato)¹⁵ ed è possibile caricarlo in memoria quando si presenta la necessità di utilizzare le sue funzionalità.

L’estensione .o è utilizzata per i file oggetto (object file), che sono il prodotto della fase di compilazione e servono per la fase di linking (v. cap. 15). A partire dalla versione 2.6 del kernel Linux i LKM hanno estensione .ko (kernel object file) in modo da poterli distinguere più agevolmente dagli altri file oggetto, che rimangono con estensione .o.

L’operazione di caricamento di un LKM in memoria, consiste appunto nel caricamento in memoria centrale (in kernel-space) del codice contenuto nel file relativo al modulo desiderato. I LKM, quindi, costituiscono a tutti gli effetti una parte integrante del kernel di GNU/Linux: sono delle vere e proprie estensioni del kernel di base (intendendo per kernel di base quello composto dal codice contenuto nel file vmlinuz, o simile) e come tali possono estenderne funzionalità ma anche rimpiazzarle, modificandone il comportamento.

È consigliabile l’utilizzo dei LKM rispetto a modificare direttamente il codice del kernel, in quanto presenta i seguenti vantaggi

• non si rischia di apportare delle modifiche al kernel, che potrebbero anche non permetterne più il riavvio;
• non si è obbligati a ricompilare i file sorgenti del kernel ogni volta che si vogliono aggiungere delle nuove funzionalità, o modificarne alcune già presenti;
• si ha una maggiore facilità di manutenzione e di debugging delle funzionalità del kernel;
• si può risparmiare memoria: i moduli possono essere caricati in memoria soltanto quando ce n’è bisogno;

In genere la tecnica dei LKM è utilizzata per realizzare software che appartiene alle seguenti categorie

device driver software che gestisce l’interazione a basso livello con un particolare dispositivo;
filesystem driver software che interpreta le informazioni memorizzate su un media come file e directory;
system call i programmi che sono eseguiti in user space devono utilizzare delle chiamate ad opportune routine (system call) per avere delle funzionalità messe a disposizione dal kernel. Tali routine sono generalmente contenute nel kernel di base, ma si possono creare dei moduli che gestiscono nuove system call o soppiantano quelle originali;
network driver software che interpreta uno specifico protocollo di rete;
executable interpreter software che interpreta gli script secondo una determinata sintassi propria del linguaggio di programmazione considerato;

I LKM distribuiti assieme al kernel standard vengono generati con il comando

# make modules
come illustrato nella sez. 7.1.2, che produce un insieme di file *.ko o *.o (i LKM). Il comando

# make modules_install
copia i file binari ottenuti al passo precedente (i LKM), nell’opportuna directory all’interno di /lib/modules/kernel_version.

Altri LKM, non distribuiti con il kernel di GNU/Linux, possono avere una propria procedura di creazione.

Alcuni LKM possono utilizzare dati che risentono della “storia” da un caricamento all’altro del LKM considerato. Tali informazioni, dette dati persistenti (persistent data), vengono salvate su un file quando lo specifico LKM viene scaricato dalla memoria e rilette dal file stesso quando il LKM viene nuovamente caricato in memoria.

I moduli sono gestiti per mezzo dei comandi che fanno parte del pacchetto module-init-tools¹⁶ descritti di seguito.

[da completare ...]

  7.2.1 Caricamento di moduli in memoria
   7.2.1.1 Caricamento intelligente
  7.2.2 Scarico di moduli dalla memoria
  7.2.3 Caricamento automatico dei moduli
   7.2.3.1 Il kernel module loader
   7.2.3.2 il daemon kerneld
  7.2.4 Scaricamento automatico dei moduli
  7.2.5 Elenco dei moduli caricati in memoria

[Avanti] [Indietro] [Su] [Indice]