Linux内核模块

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一、Linux内核模块（Kernel Modules）

1. 有多少模块？怎么查？

• 数量：没有固定上限，和内核版本、配置、硬件相关。一般主流发行版会有数百到上千个模块文件。
• 查询所有可用模块：

  find /lib/modules/$(uname -r)/ -type f -name "*.ko*"
  

• 查询当前已加载模块：

  lsmod
  

• 统计数量：

  find /lib/modules/$(uname -r)/ -type f -name "*.ko*" | wc -l
  

2. 模块的分类与详细功能

分类	主要功能	典型模块名	源码入口	应用场景
设备驱动	支持各种硬件设备	e1000e, snd_hda_intel	drivers/net/ drivers/sound	网卡、声卡、USB等硬件支持
文件系统	支持不同类型的文件系统	ext4, xfs, btrfs	fs/ext4/ fs/xfs/	挂载ext4/xfs/btrfs文件系统
网络协议	网络协议栈和扩展	nf_conntrack, ip_tables	net/ipv4/ net/ipv6/ net/netfilter/	网络防火墙、NAT、多协议通信
虚拟化	支持KVM、vhost等	kvm, vhost_net	virt/kvm/ drivers/vhost/	虚拟机、容器云环境
安全模块	访问控制、安全增强	selinux, apparmor	security/selinux/	安全加固、合规性要求
其他	压缩、加密、调试、内核特性	zram, dm_crypt, kprobe	drivers/block/zram/ crypto/ kernel/	内存压缩、磁盘加密、内核调试

3. 源代码分析方法

• 每个模块的源码都在内核源码树相应子目录下（如drivers、fs、net等）。
• 以ext4为例：
  fs/ext4/ 目录下有所有ext4文件系统相关的C文件和头文件。
  主入口通常是init_module和exit_module函数。
• 查看模块信息：
  modinfo ext4
  会显示作者、描述、参数等元数据。

4. 典型场景举例

• 新硬件驱动：插入新网卡，系统自动加载e1000e模块。
• 支持新文件系统：挂载xfs分区时自动加载xfs模块。
• 网络防火墙：iptables工作时自动加载nf_conntrack、ip_tables等模块。
• 虚拟化云主机：KVM虚拟化需要kvm、kvm_intel等模块。

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二、内核参数（Kernel Parameters）

1. 有多少参数？怎么查？

• sysctl参数：几百到一千多个，分布在/proc/sys/目录下。
• 启动参数：理论无限，常用几十个。
• 模块参数：每个模块可能有自己的参数，数量不定。

查询所有sysctl参数

sysctl -a
# 或
find /proc/sys/ -type f

查询所有启动参数

cat /proc/cmdline

查询模块参数

modinfo 模块名

2. 参数分类与详细功能

分类	主要功能	典型参数	作用/场景	源码入口
内存管理	控制内存分配、回收、交换	vm.swappiness, vm.dirty_ratio	调整内存/交换策略、写回策略	mm/
文件系统	文件句柄、缓存、同步	fs.file-max, fs.aio-max-nr	调整打开文件数、异步IO限制	fs/
网络	协议行为、连接数、缓冲区	net.ipv4.tcp_syncookies, net.core.somaxconn	网络安全与性能	net/
进程管理	进程/线程数、调度、优先级	kernel.pid_max, kernel.threads-max	调整最大进程数	kernel/
安全	各种安全策略	kernel.kptr_restrict, kernel.randomize_va_space	地址随机化、安全限制	security/
模块参数	控制模块行为	snd_hda_intel.enable, ext4.mmp	各模块自定义参数	模块源码目录

3. 源代码分析方法

• sysctl参数在源码中通常用register_sysctl_table注册，对应C文件在kernel/、mm/、net/、fs/等目录。
• 各参数在内核文档和源码的注释中有详细说明，例如Documentation/admin-guide/sysctl/。
• 以vm.swappiness为例，相关代码在mm/vmscan.c中，控制内存换出行为。

4. 典型场景举例

• 优化内存：调整vm.swappiness，减少/增加swap使用。
• 提升网络性能：调大net.core.somaxconn，支持更多并发连接。
• 安全防护：开启kernel.randomize_va_space，防止内存攻击。
• 调试内核：设置kernel.printk参数，调整内核日志输出级别。

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三、查询和深入分析技巧

1. 查找模块/参数功能

   • modinfo 模块名
   • sysctl -d 参数名
   • 内核文档目录：Documentation/
   • 在线文档：kernel.org/doc

2. 源代码入口定位

   • 在内核源码目录下用grep搜索参数/模块名
     例如：grep -r swappiness mm/
   • 模块源码入口一般在init_module或module_init宏标注的函数。

3. 典型应用场景查找

   • 结合dmesg、lsmod、/proc/sys/、sysctl等命令探索系统实际使用了哪些模块和参数。
   • 参考各大发行版优化建议、运维手册、官方文档。

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四、典型举例

1. ext4文件系统模块

• 功能：支持ext4格式磁盘分区。
• 场景：挂载ext4分区时自动加载。
• 源码：fs/ext4/
• 参数：如ext4.mmp（多重挂载保护）
• 查看：modinfo ext4

2. vm.swappiness参数

• 功能：控制系统使用swap的倾向（0-100）。
• 场景：内存压力大时调整swap策略。
• 源码：mm/vmscan.c
• 查看：sysctl vm.swappiness

3. nf_conntrack模块

• 功能：网络连接跟踪（防火墙、NAT核心）。
• 场景：iptables、docker等网络管理。
• 源码：net/netfilter/nf_conntrack_*
• 参数：如nf_conntrack_max（最大连接数）

4. snd_hda_intel模块

• 功能：Intel HD Audio声卡驱动。
• 场景：台式机/笔记本音频支持。
• 源码：sound/pci/hda/
• 参数：如enable=1（启用/禁用）

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五、总结与建议

• 模块和参数种类极多，无法一一穷举，但可通过分类、命令和源码快速定位和理解。
• 功能和场景要结合实际需求、硬件、应用类型灵活调整和优化。
• 深入分析建议多用modinfo、sysctl、man、grep等工具结合官方文档和源码。
• 安全性和性能调优需谨慎，建议先在测试环境实践。

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参考资料

• Linux Kernel Module Programming Guide
• Linux Kernel Documentation
• man sysctl
• man modprobe
• 各发行版官方Wiki和优化手册

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