Определение и настройка аппаратной части

• HAL (сокр. от англ. Hardware Abstraction Layer) – более не разрабатываемый демон, представлявший слой аппаратных абстракций для Linux и некоторых других Unix-образных систем. Благодаря ему ОС может обращаться к устройствам через их абстрактные представления (конкретную инструкцию устройству будет передавать драйвер).
• D-Bus – Представляет информацию о железе софту
• udev –Управление устройствами для новых версий ядра Linux, являющийся преемником devfs, hotplug и HAL. Его основная задача — обслуживание файлов устройств (англ. device nodes) в каталоге /dev и обработка всех действий, выполняемых в пространстве пользователя при добавлении/отключении внешних устройств, включая загрузку firmware.

Менеджер устройств, пришедший на смену HAL.

• работает на уровне пользователя (больше свободы действий)
• Управляется событиями (а не опрашивает ядро по расписанию как HAL)
• удобные файлы конфигурации (а не xml как у HAL)
• содержит в системе только файлы активных устройств (а не всех устройств как HAL)
• сохраняет имена устройств при переподключение
  

Инструменты для работы с udev – udevadm, в арсенале которого имеется большое количество различных опций:

Примеры использования udevadm: Получим информацию о сетевой карте

• ключ -a – вывод атрибутов
• ключ -a – путь

udevadm info -a -p /sys/class/net/ens160

Включаем мониторинг событий происходящих на уровне ядра (в данном случае наблюдалось включение-отключение флешки)

udevadm monitor --property --kernel

Протестируем события, которые могут произойти с блочным устройством

udevadm test /sys/block/sda/

sysfs – виртуальная файловая система. Экспортирует информацию о драйверах и устройствах на уровень пользователя. Монтируется в /sys

• devices/ – все устройства ядра
• bus/ – перечень шин
• drivers/ – каталоги драйверов
• block/ – каталоги блочных устройств
• class/ – группировка устройств по классам

procfs — специальная файловая система, используемая в UNIX-подобных операционных системах. Позволяет получить доступ к информации из ядра о системных процессах. Необходима для выполнения таких команд как ps, w, top. Обычно её монтируют на /proc

Содержит информация о всех запущенных процессах

• Создается в оперативной памяти при загрузке
• Количество файлов зависит от конфигурации данной системы
• Для работы нужны права суперпользователя
• Внесения изменений сохраняются только до конца сеанса

Примеры использования

Получаем информацию о процессоре

cat /proc/cpuinfo

Посмотрит информацию обо всех смонтированных файловых системах

cat /proc/mounts

Покажет сколько одновременно открытых файлов может использовать пользователь

cat /proc/sys/fs/file-max

Изменим значение file-max

echo 1000000 > /proc/sys/fs/file-max

Посмотрим разрешена ли пересылка пакетов межу сетевыми картами

cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

• /dev/sd буква – жесткий диск в системах на ядре Linux
• /dev/sd буква номер – раздел диска
• /dev/sr номер – CD-ROM
• /dev/eth номер – Сетевой интерфейс Ethernet
• /dev/wlan номер – Сетевой интерфейс Wireless
• /dev/lp номер – Принтеры
• /dev/video номер – Устройство изображений, камеры, фотоаппараты и т.д.
• /dev/bus/usb/000/номер – Устройство номер на шине USB первого контролера (000)
• /dev/dsp – звуковой вывод

• lsmod – информация о модулях ядра
• lspci – информация об устройствах PCI
• lspcmcia – информация об устройствах PCMCIA (для ноутбуков)
• lsusb – информация о шине USB
• lshal – база устройств HAL
• lshw – детальная информация о комплектующих

• lsmod – информация о модулях ядра
• modinfo – информация о конкретном модуле
• rmmod – удаление модуля ядра
• insmod – установка модуля ядра
• modprobe – деликатное удаление или добавление модулей

Для того чтобы устройство работало, ему нужен модуль ядра, т.е. драйвер.

Пример работы

Посмотрим какие у нас есть модули ядра

lsmod
...
sysimgblt              16384  1 drm_kms_helper
psmouse               155648  0
fb_sys_fops            16384  1 drm_kms_helper
...

Среди прочих модулей был замечен такой – psmouse, получим информацию о данном модуле

modinfo psmouse
filename:       /lib/modules/5.4.0-42-generic/kernel/drivers/input/mouse/psmouse.ko
license:        GPL
description:    PS/2 mouse driver
...

Видим что это драйвер PS/2. Удалим его

rmmod psmouse

проверим, действительно устройство отсутствует

lsmod | grep psmouse

Теперь попробуем его установить используя утилиту insmod

insmod psmouse
insmod: ERROR: could not load module psmouse: No such file or directory

Так как insmod не умеет работать с зависимостями. Для аккуратной установки используем утилиту modprobe, которая проверит все зависимости и установит модуль

modprobe psmouse

Проверяем, устройство появилось!

Основные понятия:

• IRQ – Механизм прерываний. Сигнал от программного или аппаратного обеспечения, сообщающий процессору о наступлении какого-либо события, требующего немедленного внимания. Прерывание извещает процессор о наступлении высокоприоритетного события, требующего прерывания текущего кода, выполняемого процессором.
  

• IO адреса – обмен информацией между устройствами и CPU
  

• DMA – Прямой доступ к памяти (англ. direct memory access, DMA) Обращение к памяти минуя ОЗУ. Так как данные не пересылаются в ЦП и обратно, скорость передачи увеличивается
  

Все перечисленные выше технологи настраиваются автоматически, контроллером материнской платы.

Получим информацию о прерываниях

cat /proc/interrupts

Получить информацию об адресации IO по портам

cat /proc/ioports

Получить информацию об адресации IO в памяти

cat /proc/iomem

Получить информацию о DMA

cat /proc/dma
 4: cascade

• PATA – (англ. Advanced Technology Attachment) или IDE (англ. Integrated Drive Electronics) — параллельный интерфейс подключения накопителей (гибких дисков, жёстких дисков и оптических дисководов) к компьютеру. В 1990-е годы был стандартом на платформе IBM PC; в настоящее время вытеснен своим последователем — SATA — и с его появлением получил название PATA (Parallel ATA).
  

• SATA – (англ. Serial ATA) Последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA).
  

• SCSI – Стандарт передачи данных. SCSI (англ. Small Computer System Interface, произносится «скази») — представляет собой набор стандартов для физического подключения и передачи данных между компьютерами и периферийными устройствами.
  

• SAS – Serial Attached SCSI, Замена SCSI

Смотрим, что куда смонтировано

 blkid
/dev/sr0: UUID="2020-04-23-08-02-07-00" LABEL="Ubuntu-Server 20.04 LTS amd64" TYPE="iso9660" PTUUID="36b64baf" PTTYPE="dos"
/dev/sda2: UUID="ecf92244-9c11-4633-8fc1-ee48a7a905a7" TYPE="ext4" PARTUUID="e5d3495a-106d-49a0-b285-557eed8d28f7"
/dev/sda3: UUID="IuZpdo-8Lk9-Z7yd-7WdX-AEqc-oncR-rQnvqT" TYPE="LVM2_member" PARTUUID="04f32575-3552-447b-b1e4-d905f89a838a"
...