内核作用与驱动模块加载机制解析

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于 2025-09-15 14:49:28 发布 · 867 阅读

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#内核 #驱动模块 #静态链接

26、描述内核的作用。解释将驱动程序作为模块加载和将其静态链接到内核之间的区别。

# 内核的作用

内核将系统硬件隐藏在抽象的高级编程接口之下，提供用户和用户级程序常用的许多功能，例如：

- **从底层硬件特性创建进程**：包括分时、受保护的地址空间
- **信号和信号量**
- **虚拟内存**：包括交换、分页、映射
- **文件系统**：包括文件、目录、命名空间
- **通用输入/输出**：支持特殊硬件、键盘、鼠标、USB
- **进程间通信**：包括管道和网络连接等

内核包含设备驱动程序，用于管理与特定硬件的交互，其余部分在很大程度上与设备无关。

## 将驱动程序作为模块加载和将其静态链接到内核的区别

- **将驱动程序作为模块加载**：

  - 现代的整体式内核支持按需加载模块
  - 无需重新构建内核和重启系统，就可以根据需要集成设备驱动程序
  - 模块使用的内存会在代码加载或移除时进行分配和释放
  - 对于内存有限的嵌入式系统特别有用
  - 开发者可以调整内核以去除不需要的设备

- **将驱动程序静态链接到内核**：

  - 将驱动程序直接集成到内核代码中
  - 每次添加或更改驱动程序都需要重新编译和构建内核
  - 通常需要重启系统才能使更改生效

27、在实验中，使用 xconfig 或 menuconfig 配置 Linux 内核并构建内核二进制文件。安装并运行新系统。提交旧内核和新内核的 dmesg 输出，并突出显示差异。（需要 root 权限）

以下是完成该任务的步骤：

配置内核：
- 若运行 KDE，使用 make xconfig 配置内核；若未运行 KDE 或 GNOME，使用 make menuconfig 配置内核。具体操作如下：
- 切换到内核源代码目录顶层： cd path_to_kernel_src 。
- 运行配置命令： make xconfig 或 make menuconfig 。
构建内核二进制文件：
- 运行 make dep （2.6.x 及更高版本内核不需要）。
- 运行 make clean ，虽然不是严格必需，但通常建议使用干净的构建环境。
- 运行 make 。
- 运行 make modules_install 。
- 复制内核镜像和系统映射文件：
- cp arch/i386/boot/bzImage /boot/vmlinuz
- cp arch/i386/boot/System.map /boot/System.map
- 向 /boot/grub/grub.conf 添加新内核的配置行。
安装并运行新系统：重启系统，选择新内核启动。
获取 dmesg 输出：
- 分别在旧内核和新内核下运行 dmesg 命令，并将输出保存到文件中，例如：
- dmesg > old_dmesg.txt
- dmesg > new_dmesg.txt
对比并突出差异：
- 使用 diff 命令对比两个文件，例如：
- diff old_dmesg.txt new_dmesg.txt
- 并将有差异的部分突出显示。