Redhat 系统管理- 硬件和设备 02

1、设备驱编译的驱动可以编译进内核，也可以作为内核模块，通过/etc/modprobe.conf进行配置【实际文件并不存在】，存在的是 /etc/modprobe.d/ 这个目录，目录下有些文件的样子。具体的情况是 Redhat 在这个目录下的确有对应的配置文件，比如 dist.conf 以及 dist-alsa.conf以及dist-oss.conf文件，同时也有 blacklist.conf 等文件；但是在ubuntu下仅有blacklist的配置文件。

# 下面是CentOS中 /etc/probe.d/ 目录下的文件


-rw-r--r--. 1 root root   52 Jan  2 20:19 anaconda.conf
-rw-r--r--. 1 root root  884 Jan  2 20:19 blacklist.conf
-rw-r--r--. 1 root root  382 Jan  2 20:19 dist-alsa.conf
-rw-r--r--. 1 root root 5596 Jan  8 14:02 dist.conf
-rw-r--r--. 1 root root  473 Jun 22  2012 dist-oss.conf
-rw-r--r--. 1 root root   30 Oct 10  2009 openfwwf.conf
-rw-r--r--. 1 root root  139 Jan  2 20:19 vmware-tools.conf
# 下面是Ubuntu 12.04 中的 /etc/probe.d/ 目录下的文件


-rw-r--r-- 1 root root  325 Mar 19  2011 blacklist-ath_pci.conf
-rw-r--r-- 1 root root 1603 Mar 19  2011 blacklist.conf
-rw-r--r-- 1 root root  210 Mar 19  2011 blacklist-firewire.conf
-rw-r--r-- 1 root root  661 Nov 21  2011 blacklist-framebuffer.conf
-rw-r--r-- 1 root root  583 Mar 19  2011 blacklist-rare-network.conf
-rw-r--r-- 1 root root 1077 Mar 19  2011 blacklist-watchdog.conf

2、Linux内核信息存储在一个叫 dmesg 的动态缓冲区内，缓冲区的内容可以使用 dmesg 命令进行查看。

3、Linux的内核主要是提供对机器硬件的访问，对基本硬件比如CPU和内存，其他的设备比如网卡，磁盘，USB设备等，Linux通过使用设备驱动程序（device driver）这些内核组件进行管理。内核的两种实施方式，和第一条中讲到的一样。

4、静态内核映像（Static Kernel Image）：通常位于 /boot/目录下，名称为 vmlinuz-version,version 为内核的编号，这文件是引导系统时装载的文件，比如我的系统下的文件 /boot/vmlinuz-3.2.0-29-generic 。

在位于存储设备的文件系统可用之前，引导程序需要的一些设备驱动（IDE驱动，控制台驱动），一般这些驱动都在核心内核映像中。因为设备驱动作为内核映像的一部分装载，所以唯一的可以赋予参数的机会就是在引导时（boottime）赋值，大部分Linux引导程序如GRUB和LILO，允许用户在引导时通过内核命令行（Kernel Command Line）赋予内核参数。

文件 /proc/cmdline 中记录了用来引导内核当前实例的命令行：

#CentOS 的命令行：
ro root=UUID=64c07dcd-3fda-451e-b88c-e88d0b83e93c rd_NO_LUKS rd_NO_LVM LANG=en_US.UTF-8 rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun16   KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM rhgb quiet
#Ubuntu 的命令行：
BOOT_IMAGE=/vmlinuz-3.2.0-29-generic root=/dev/mapper/ubuntuServer-root ro

内核模块： 补充的设备驱动程序（系统引导开始阶段用不到的驱动）【网络驱动，声卡驱动】，通常以内核模块的形式实施，内核模块作为文件存储在文件系统当中，通常位于 /lib/modules/versions 下面；Linux驱动是按需装载的，当内核首次访问某个设备的时候，从文件系统中装载这个设备的驱动程序，如果设备不存在或未使用时是不会加载对应驱动的。

lsmod 命令可以产生当前装载的内核模块的列表：

也可以使用 cat /proc/modules 列出更加详细的一些信息

[root@localhost modprobe.d]# lsmod

Module                     Size           Used by

fuse                          66891               2 

vmhgfs                    58493                0 

vsock                       45126                0 

ipt_REJECT               2351                 2 

iptable_filter            2793                  1 

ip_tables                  17831                1  iptable_filter

ip6t_REJECT             4628                  2 

nf_conntrack_ipv6   8748                 2 

装载驱动时，内核“按需”装载模块，根据 /etc/modprobe.conf【Centos实际上是 /etc/modprob.d/中的列表】【Ubuntu实际上已经到 /lib/modules/versions/modules.alias】中的模块参数进行对应的配置，文件的内容：

alias pci:v00008086d00003422sv*sd*bc*sc*i* mce_xeon75xx

alias devname:cpu/microcode microcode

alias char-major-10-184 microcode

alias salsa20 salsa20_generic

alias stdrng ansi_cprng

alias ghash ghash_generic

alias net-pf-38 af_alg

因此，Linux中的设备驱动可以通过静态或者模块形式实施，静态驱动在引导时通过内核命令配置，模块设备驱动程序通过/etc/modprobe.conf 文件在装载时配置【实际路径CentOS和Ubuntu并不相同】

5、硬件信息

探测硬件的第一个迹象就是系统引导时内核发出的一系列的消息，很快就会在屏幕上一闪而过，这些信息存储在 dmesg 缓冲区，而且是一个环缓冲区，满了以后开始从旧的进行覆盖，缓冲区的当前内容可以通过 dmesg 命令送到标准输出，如果运行一段时间可能最开始的信息就会被覆盖，因此最初的缓冲区的快照保存在文件 /var/log/dmesg 中，每次引导时就会被覆盖，反映最近一次启动的信息。

6、/proc文件系统

/proc 文件系统是Linux内核实现的虚拟文件系统，固定挂载到/proc 目录之下，

Ubuntu x64 12.04

root@ubuntuServer:/lib/modules/3.2.0-29-generic# mount

/dev/mapper/ubuntuServer-root on / type ext4 (rw,errors=remount-ro)

proc on /proc type proc (rw,noexec,nosuid,nodev)

sysfs on /sys type sysfs (rw,noexec,nosuid,nodev)

none on /sys/fs/fuse/connections type fusectl (rw)

none on /sys/kernel/debug type debugfs (rw)

none on /sys/kernel/security type securityfs (rw)

udev on /dev type devtmpfs (rw,mode=0755)

devpts on /dev/pts type devpts (rw,noexec,nosuid,gid=5,mode=0620)

tmpfs on /run type tmpfs (rw,noexec,nosuid,size=10%,mode=0755)

none on /run/lock type tmpfs (rw,noexec,nosuid,nodev,size=5242880)

none on /run/shm type tmpfs (rw,nosuid,nodev)

/dev/sda1 on /boot type ext2 (rw)

Linux version 2.6.32-279.el6.x86_64 ([e-mail]) (gcc version 4.4.6 20120305 (Red Hat 4.4.6-4) (GCC) ) #1 SMP Fri Jun 22 12:19:21 UTC 2012

[root@localhost sysconfig]# mount

/dev/sda2 on / type ext4 (rw)

proc on /proc type proc (rw)

sysfs on /sys type sysfs (rw)

devpts on /dev/pts type devpts (rw,gid=5,mode=620)

tmpfs on /dev/shm type tmpfs (rw,rootcontext="system_u:object_r:tmpfs_t:s0")

/dev/sda1 on /boot type ext4 (rw)

none on /proc/sys/fs/binfmt_misc type binfmt_misc (rw)

vmware-vmblock on /var/run/vmblock-fuse type fuse.vmware-vmblock (rw,nosuid,nodev,default_permissions,allow_other)

所有文件不会存在于任何物理介质中，读取文件时内核会返回动态产生的响应，也可以通过写入/proc的文件以改变内核的一些参数，机器关闭时，内核不存在，这些文件也就完全不存在。

7、处理器机内存及硬盘支持

处理器：对称多处理技术（SMP，Symmetric Multiprocessing），Linux能够支持到32个CPU（早起数据），也支持一个进程的多个线程在多个CPU上同时执行，可以通过 cat /proc/cupinfo 获取对应的信息

processor : 0

vendor_id : GenuineIntel

cpu family : 6

model : 58

model name : Intel(R) Core(TM) i7-3610QM CPU @ 2.30GHz

stepping : 9

microcode : 0x10

cpu MHz : 2294.839

cache size : 6144 KB

内存：x86系列CPU是32位构架，支持4GB内存；内核支持1GB的内存，编译“高内存”支持额外的内存，可以让机器访问更多的内存（但是不能同时访问），另外就是利用Intel的PAE（Physical Address Extension）物理地址扩展技术，可以使32位系统访问高达64GB的内存【非同时访问】，kernel-PAE的rpm软件可以让Linux支持PAE特性，对应的内存信息： cat /proc/meminfo

MemTotal:          1015944 kB

MemFree:           398668 kB

Buffers:               44156 kB

Cached:              393924 kB

SwapCached:            0 kB

硬盘：内核负责自动探测硬盘的存在，硬盘一般使用IDE或者SCSI总线协议：

IDE磁盘和/proc/ide 设备：

IDE总线协议允许计算机有多个IDE控制器，每个IDE控制器最多管理两个磁盘，分别称作： master 和 slave 驱动器，而IDE控制器则称作：Primary和Secondary控制器【第三个的话 teritary】，这样的话能够连接4个IDE驱动器，命名序列 hda hdb hdc hdd hde 。

ls /proc/ide/ 可以看到探测到的ide设备的数量，/proc/ide 本身只是一个目录，下面才是具体的设备内容；

其实SCSI设备的也是类似的情况，只是判定没有IDE那么容易，通常使用 sda sdb 这样的命名方式【IDE的是hd，SCSI的是sd】，Linux只能将第一个探测到的称作 sda 然后依次类推。

# 这个文件时 /proc/scsi/scsi 文件中的内容

Attached devices:

Host: scsi1 Channel: 00 Id: 00 Lun: 00

  Vendor: NECVMWar Model: VMware IDE CDR10 Rev: 1.00

  Type:   CD-ROM                           ANSI  SCSI revision: 05

Host: scsi2 Channel: 00 Id: 00 Lun: 00

  Vendor: VMware,  Model: VMware Virtual S Rev: 1.0

  Type:   Direct-Access                    ANSI  SCSI revision: 02

8、PCI设备

所有的PCI设备都共享一个配置协议，因此PCI设备可以通过硬件的 生产厂家+设备ID 进行自我识别，设备信息可以通过 lspci 命令进行列出

5 (Red Hat 4.4.6-4) (GCC) ) #1 SMP Fri Jun 22 12:19:21 UTC 2012

[root@localhost proc]# lspci

00:00.0 Host bridge: Intel Corporation 440BX/ZX/DX - 82443BX/ZX/DX Host bridge (rev 01)

00:01.0 PCI bridge: Intel Corporation 440BX/ZX/DX - 82443BX/ZX/DX AGP bridge (rev 01)

00:07.0 ISA bridge: Intel Corporation 82371AB/EB/MB PIIX4 ISA (rev 08)

00:07.1 IDE interface: Intel Corporation 82371AB/EB/MB PIIX4 IDE (rev 01)

00:07.3 Bridge: Intel Corporation 82371AB/EB/MB PIIX4 ACPI (rev 08)

00:07.7 System peripheral: VMware Virtual Machine Communication Interface (rev 10)

00:0f.0 VGA compatible controller: VMware SVGA II Adapter

lspci命令不会列出 IDE、ISA以及USB设备，只列出总线控制器

硬件资源：x86框架提供硬件和Linux内核交流的通用机制，添加新设备时必须小心共享一些资源：

中断请求（IRQ，Interrupt Request Line）和 /proc/interrupts 

每个设备都有与内核消息交互的方法，引起内核的注意，很多设备使用IRQ来实现这个目的，在x86框架中有 15条IRQ可用，多个设备可以共享一个IRQ中断号。

x64 多核心的中断数量也比较多，也就是SMP机器上，硬件中断请求是向独立CPU发出的，每个CPU中断请求分别列出：

           CPU0       CPU1       CPU2       CPU3       

  0:        164          0          0          0   IO-APIC-edge      timer

  1:        352          0          0          0   IO-APIC-edge      i8042

  3:          1          0          0          0   IO-APIC-edge    

  4:          1          0          0          0   IO-APIC-edge    

  7:          0          0          0          0   IO-APIC-edge      parport0

  8:          1          0          0          0   IO-APIC-edge      rtc0

  9:          0          0          0          0   IO-APIC-fasteoi   acpi

 12:       1489          0          0          0   IO-APIC-edge      i8042

 14:          0          0          0          0   IO-APIC-edge      ata_piix

 15:      24487          0          0          0   IO-APIC-edge      ata_piix

 16:       1679          0          0          0   IO-APIC-fasteoi   Ensoniq AudioPCI

 17:       9241          0        834          0   IO-APIC-fasteoi   ehci_hcd:usb1, ioc0

 18:         80          0          0          0   IO-APIC-fasteoi   uhci_hcd:usb2

 19:        106      48580          0          0   IO-APIC-fasteoi   eth3, eth2

NMI:          0          0          0          0   Non-maskable interrupts

LOC:     109176     116042      78946      78212   Local timer interrupts

SPU:          0          0          0          0   Spurious interrupts

PMI:          0          0          0          0   Performance monitoring interrupts

IWI:          0          0          0          0   IRQ work interrupts

RES:      20205      33161      16398      20326   Rescheduling interrupts

CAL:        716        167       3786        185   Function call interrupts

TLB:        372        790        366        836   TLB shootdowns

TRM:          0          0          0          0   Thermal event interrupts

THR:          0          0          0          0   Threshold APIC interrupts

MCE:          0          0          0          0   Machine check exceptions

MCP:         24         24         24         24   Machine check polls

注意其中NMI（Non Maskable interrupt），不可掩盖的中断，这个发生的次数很大程度上说明底层硬件出错的情况。

I/O端口和 /proc/ioports : 

x86提供了单独的16位地址空间，这个地址为 I/O 端口，proc文件系统中的 ioports 显示不同设备驱动要求的端口，使用16进制显示：

[root@localhost proc]# cat ioports 

0000-0cf7 : PCI Bus 0000:00

  0000-001f : dma1

  0020-0021 : pic1

  0040-0043 : timer0

  0050-0053 : timer1

  0060-0060 : keyboard

  0064-0064 : keyboard

  0070-0071 : rtc0

  0080-008f : dma page reg

  00a0-00a1 : pic2

  00c0-00df : dma2

  00f0-00ff : fpu

设备内存缓存区和 /proc/iomem

比较先进的设备都有自己的内存，这些内存一旦映射到系统内存地址空间，可以利用他们方便的传递数据，比如显卡就是典型的自己提供内存缓冲区的设备：

[root@localhost proc]# cat iomem 

00000000-0000ffff : reserved

00010000-0009f3ff : System RAM #机器的主内存会被当做一个其他设备，并与底层物理地址空间映射

0009f400-0009ffff : reserved

000a0000-000bffff : PCI Bus 0000:00

000c0000-000c7fff : Video ROM

000ca000-000cbfff : reserved

  000ca000-000cafff : Adapter ROM

  000cb000-000cbfff : Adapter ROM

000cc000-000cffff : PCI Bus 0000:00

物理空间不需要连续使用，多说带有缓存的设备都会被映射到高位空间。

配置PCI设备

添加新的设备时，一般使用两个步骤来配置内核；

设备驱动作为内核模块的话一定会被加载，配置硬件能够使硬件不会再资源上产生冲突； 默认驱动管理程序（Redhat是kudzu）自动去找产品的 生产商+产品ID 在 /lib/modules/kernel-version/modules.pcimap ,如果找到了则去建立别名 alias，建立别名的位置要根据不同的系统来决定（centos会建立在 /etc/modprob.d/下，而ubuntu视乎更倾向于建立在 /lib/mo