Linux内核管理

1、内核基本原理

（1）Linux系统的组成部分是内核+根文件系统。内核负责进程管理、内存管理、网络协议栈、文件系统、驱动程序和安全功能。
运行中的系统环境可分为两层：内核空间（系统空间、系统模式）、用户空间（用户模式）。用户空间运行的是应用程序（进程或线程），内核空间运行的是内核代码（系统调用）。
（2）内核设计流派
1）单内核设计：把所有功能集成于同一个程序，如Linux系统，但充分借鉴了微内核体系的设计的优点，为内核引入了模块化机制。
2）微内核设计：每种功能使用一个单独的子系统实现，如Windows系统Solaris系统。
（3）Linux内核特点
1）支持模块化： .ko (kernel object)
2）支持模块运行时动态装载或卸载。
Linux的对象类文件有两种：.ko（kernel object，内核对象）和.so（shared object，共享对象，供各种应用程序之间共享的功能模块）。
（4）内核的组成部分
1）核心文件：内核核心，一般为bzImage，通常位于/boot目录，名称为/boot/vmlinuz-VERSION-release，其中VERSION是内核版本号，release是本地版本号，制作和编译内核的人加上的版本号。
编译内核时，[ ]：N，表示不要此内核模块，[M]：Module，表示编译成模块，[*]：Y，表示编译进内核核心，内核支持模块的动态装载和卸载。
2）ramdisk：把内存中某一块空间作为磁盘用，用于实现系统初始化的、基于内存的磁盘设备。辅助性文件，并非必须，这取决于内核是否能直接驱动rootfs所在的设备：a) 目标设备驱动，例如SCSI设备的驱动；b) 逻辑设备驱动，例如LVM设备的驱动；c) 文件系统，例如xfs文件系统。ramdisk是一个简装版的根文件系统。CentOS 5,6,7中的ramdisk：
CentOS 5：/boot/initrd-VERSION-release.img
CentOS 6,7：/boot/initramfs-VERSION-release.img
（由initrd替换成initramfs的原因是避免双缓冲和双缓存，从而达到提速启动的目的）
3）模块文件：/lib/modules/VERSION-release 如果安装了多个内核版本，在/lib/modules目录下将有多个内核文件目录。
4）kernel object：内核对象，即内核模块，一般放置于/lib/modules/VERSION-release/。内核模块与内核核心版本一定要严格匹配。

2、内核相关命令

（1）内核信息获取
uname命令
该命令用来打印系统信息。
uname [OPTION]...
-r：内核的release号
-n：主机名
-v：编译版本
-a：所有信息
此命令查看的是文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release中的系统信息。
（2）模块信息获取和管理
1）lsmod命令
该命令用于显示Linux内核模块的状态信息。显示的内容来自于/proc/modules，包括3个字段：模块名称、模块大小、被引用次数。
2）modinfo命令
该命令用于显示Linux内核模块的信息。
modinfo [-F field] [-k kernel] [modulename|filename...]
-F field： 仅显示指定字段的信息；
-n：显示文件路径；
3）modprobe命令
该命令用于从Linux内核中添加或移除模块。
modprobe [-r] module_name
模块的动态装载：modprobe module_name。
动态卸载：modprobe -r module_name。
通过配置文件来装载和卸载：/etc/modprobe.conf和/etc/modprobe.d/*.conf。
4）depmod命令
该命令用于生成模块.dep和映射文件，是一种内核模块依赖关系文件的生成工具。
模块的装载和卸载的另一组命令：
5）insmod命令
insmod [filename] [module options...]
filename：模块文件的文件路径。
6）rmmod命令
rmmod [module_name]

3、ramdisk文件的管理

（1）mkinitrd命令
该命令用于CentOS5，CentOS6和CentOS7也都有链接。为当前使用中的内核重新制作ramdisk文件：
# mkinitrd [OPTION...] []
–with=：除了默认的模块之外需要装载至initramfs中的模块；
–preload=：initramfs所提供的模块需要预先装载的模块；
示例：~]# mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)
（2）dracut命令
该命令用于CentOS6和CentOS7，生成initramfs镜像的更为底层的工具。
# dracut [OPTION...] [ []]
示例：~]# dracut /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

4、内核信息输出的伪文件系统

（1）伪文件系统目录
/proc：该目录下的文件为内核状态和统计信息的输出接口，同时，还提供一个配置接口：/proc/sys；
只读参数：信息输出；例如/proc/#/*
可写参数：可接受用户指定一个“新值”来实现对内核某功能或特性的配置，可写参数位于/proc/sys/目录下。
/proc/sys目录下的net/ipv4/ip_forward相当于net.ipv4.ip_forward。
（2）sysctl命令
该命令专用于查看或设定/proc/sys目录下参数的值。
sysctl [options] [variable[=value]]
查看：
# sysctl -a
# sysctl variable
修改其值：
# sysctl -w variable=value
（3）文件系统命令（cat, echo)
查看：
# cat /proc/sys/PATH/TO/SOME_KERNEL_FILE
设定：
# echo "VALUE" > /proc/sys/PATH/TO/SOME_KERNEL_FILE
注意：上述两种方式的设定仅当前运行内核有效；
（4）修改配置文件：/etc/sysctl.conf, /etc/sysctl.d/*.conf
立即生效的方式：sysctl -p [/PATH/TO/CONFIG_FILE]
该命令重读配置文件，并根据配置文件修改内核参数。
（5）内核参数：（/proc/sys目录下）
net.ipv4.ip_forward：核心转发；
vm.drop_caches：手动回收内存，清理一部分buffer/cache；
kernel.hostname：主机名；
net.ipv4.icmp_echo_ignore_all：忽略所有ping操作，禁止别人ping自己，自己也可以ping别人。
（6）/sys目录：
sysfs：输出内核识别出的各硬件设备的相关属性信息，也有内核对硬件特性的各设置参数， 对此些参数的修改，即可定制硬件设备工作特性。
（7）udev：通过读取/sys目录下的硬件设备信息按需为各硬件设备创建设备文件。udev是用户空间程序，专用工具：devadmin, hotplug。
udev为设备创建设备文件时，会读取其事先定义好的规则文件，一般在/etc/udev/rules.d/目录下，以及/usr/lib/udev/rules.d/目录下。