Сага о драйверах: различия между версиями

Материал из ALT Linux Wiki
Нет описания правки
Нет описания правки
 
(не показаны 132 промежуточные версии 4 участников)
Строка 1: Строка 1:
[[Категория:HOWTO]][[Категория:Hardware]]
Статья пишется на основе знаменитой статьи  
Статья пишется на основе знаменитой статьи  
[https://docs.altlinux.org/ru-RU/archive/7.0.5/html-single/simply-linux/index.html#idm45151940002288 "Сага о драйверах"]
[https://docs.altlinux.org/ru-RU/archive/7.0.5/html-single/simply-linux/index.html#idm45151940002288 "Сага о драйверах"]
Строка 4: Строка 6:
Замечания и предложения по статье можно посылать в телеграмм канал [https://t.me/Saga_o_Driverah Saga_o_Driverah]
Замечания и предложения по статье можно посылать в телеграмм канал [https://t.me/Saga_o_Driverah Saga_o_Driverah]


{{Шаблон:Stub}}
 
   
   
== Про установку драйверов ==
Перед началом экспериментов с подбором драйвера, если он есть в репозитории, но не входит в основной пакет с ядром, следует ознакомиться со статьёй "[[Обновление_ядра#Доустановка_модулей_ядра]]". Данная статья не касается драйверов для принтеров и сканерах, о них читайте в [[Drivers|Инструкции по поиску и применению драйверов для принтеров, сканеров и МФУ ]] и смотрите поддержку своего принтера на [https://openprinting.github.io/printers/ OpenPrinting]
== У вас не работает "железо", что делать ==
== У вас не работает "железо", что делать ==


Часто на форуме можно встретить вопрос такого типа:
Часто на форуме можно встретить вопрос такого типа:


  "Я поставил ваш дистрибутив на свой ноутбук и у меня не работает WiFi карточка".
  "Я поставил ваш дистрибутив на свой ноутбук, и у меня не работает карточка WiFi".


Давайте на примере этого вопроса узнаем кое-что об оборудовании компьютера (дальше для краткости я его буду просто называть "железо") и о программах,которые с ним работают (для краткости - драйвера).
Давайте на примере этого вопроса узнаем кое-что об оборудовании компьютера (дальше для краткости я его буду просто называть "железо") и о программах,которые с ним работают (для краткости - драйвера).


"Железо" может быть внутри компьютера, или внешним. Оно может подсоединяться к "сердцу"  компьютера, его процессору по различным шинам (линиям связи). Для обеспечения этой связи обычно используется "материнская плата" (видел я и компьютеры, в которрых она называлась просто "задняя стенка" ;-) ).
"Железо" может быть внутри компьютера, или внешним. Оно может подсоединяться к "сердцу"  компьютера, его процессору по различным шинам (линиям связи). Для обеспечения этой связи обычно используется "материнская плата" (видел я и компьютеры, в которых она называлась просто "задняя стенка" ;-) ).


Существует достаточно много различных типов таких шин - USB, PCI, PS/2, SATA, Com-порт, LPT порт и т.п.
Существует достаточно много различных типов таких шин &mdash; USB, PCI, PS/2, SATA, RS-232 (к ней подключены порты COM и LPT) <ref>строго говоря LPT и Com-порты не шины, например COM-порты это выход шины  RS32</ref>  и т.п.


Если мы говорим про Wi-Fi карточку в ноутбуке, то она может находится или на шине USB или на шине PCI (я говорю о них как о типе шин, так-как например, USB бывают разными, как впрочем и PCI ).  
Если говорить про карточку Wi-Fi в ноутбуке, то она может находиться или на шине USB, или на шине PCI (я говорю о них как о типе шин, так как, например, USB бывают разными &mdash; как, впрочем, и PCI ).  


Для обнаружения таких устройств существуют две команды lspci и lsusb.
Для обнаружения таких устройств существуют две команды: {{cmd|lspci}} и {{cmd|lsusb}}.
=== lsusb ===
=== Команда lsusb <ref name=описание>lsusb — утилита для вывода информации о шинах USB в системе и подключенных к ним устройствах.</ref> ===
Вот я сейчас сижу за ноутбуком и даю команду :
Вот я сейчас сижу за ноутбуком и даю команду :


<source>
<source lang=bash>
$ lsusb
$ lsusb
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0003 Linux Foundation 3.0 root hub
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0003 Linux Foundation 3.0 root hub
Строка 39: Строка 44:
</source>
</source>


Что мы видим?
Здесь $ - это не часть команды, а приглашение bash и в контексте статьи означает, что команду можно давать от обычного пользователя


Bus 007 Device 004: ID 1ea7:0064 SHARKOON Technologies GmbH 2.4GHz Wireless rechargeable vertical mouse [More&Better]
 
<source>
Разберём одну строчку:  
Bus 007 - устройство висит на седьмой шине USB
<source lang=txt>
Device 004:- оно на этой шине четвертое 
Bus 007 Device 004: ID 1ea7:0064 SHARKOON Technologies GmbH 2.4GHz Wireless rechargeable vertical mouse [More&Better]
ID 1ea7:0064 - это его идентификатор, определяющая какая фирма произвела устройство и идентификатор самого устройства
SHARKOON Technologies GmbH 2.4GHz Wireless rechargeable vertical mouse [More&Better] - имя устройства (за его идентификацию отвечает пакет usbids)
</source>
</source>
* Bus 007 - устройство висит на седьмой шине USB
* Device 004:- оно на этой шине четвертое 
* ID 1ea7:0064 - это его идентификатор, определяющая какая фирма произвела устройство (Id Vendor) и идентификатор самого устройства (Id Device)
* SHARKOON Technologies GmbH 2.4GHz Wireless rechargeable vertical mouse [More&Better] - имя устройства.  За его идентификацию отвечает пакет {{package|usbids}}.


Допустим нам надо посмотреть какой драйвер (в данном случае модуль ядра) "обслуживает" устройство мыши.
Допустим нам надо посмотреть какой драйвер (в данном случае модуль ядра) "обслуживает" устройство мыши.
Строка 54: Строка 61:


<source>
<source>
lsusb  -tv
# lsusb  -tv
/:  Bus 08.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=ohci-pci/5p, 12M
/:  Bus 08.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=ohci-pci/5p, 12M
     ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
     ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Строка 65: Строка 72:
     |__ Port 1: Dev 4, If 0, Class=Human Interface Device, Driver=usbhid, 12M
     |__ Port 1: Dev 4, If 0, Class=Human Interface Device, Driver=usbhid, 12M
         ID 1ea7:0064 SHARKOON Technologies GmbH 2.4GHz Wireless rechargeable vertical mouse [More&Better]
         ID 1ea7:0064 SHARKOON Technologies GmbH 2.4GHz Wireless rechargeable vertical mouse [More&Better]
/:  Bus 06.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=ehci-pci/5p, 480M
....
    ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
    |__ Port 4: Dev 2, If 0, Class=Video, Driver=uvcvideo, 480M
        ID 0bda:57b4 Realtek Semiconductor Corp.  
    |__ Port 4: Dev 2, If 1, Class=Video, Driver=uvcvideo, 480M
        ID 0bda:57b4 Realtek Semiconductor Corp.  
/:  Bus 05.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=ehci-pci/5p, 480M
    ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
/:  Bus 04.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=xhci_hcd/2p, 5000M
    ID 1d6b:0003 Linux Foundation 3.0 root hub
/:  Bus 03.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=xhci_hcd/2p, 480M
    ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
/:  Bus 02.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=vhci_hcd/8p, 5000M
     ID 1d6b:0003 Linux Foundation 3.0 root hub
     ID 1d6b:0003 Linux Foundation 3.0 root hub
/:  Bus 01.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=vhci_hcd/8p, 480M
/:  Bus 01.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=vhci_hcd/8p, 480M
Строка 83: Строка 78:


</source>
</source>
Здесь # -  это не часть команды, а приглашение bash пользователя root и в контексте статьи означает, что команду нужно давать от пользователя root.


'''lsusb  -t''' наглядно показывает какое USB устройство подсоединено к конкретному порту USB, Но нам в данном случае важнo, что команда показывает какой драйвер использует то, или иное устройство. В данном случае, мы видим, например, что "IMC Networks" использует модуль ядра (драйвер) btusb. И мы видим что это составное устройство. Зная устройство своего ноутбука, могу сразу сказать, что это комбинированная внутренняя карточка, одновременно работающая и с Wi-Fi и c bluetooth (сам в своё время покупал, заменив старую карточку).
{{cmd|lsusb  -t}} наглядно показывает какое USB устройство подсоединено к конкретному порту USB, Но нам в данном случае важно, что команда показывает какой драйвер использует то, или иное устройство <ref>Существуют и другие способы выяснения с каким модулем ядра работает данное устройство часть из них описана, например [https://unix.stackexchange.com/questions/60078/find-out-which-modules-are-associated-with-a-usb-device здесь]</ref> . В данном случае, мы видим, например, что {{term|"IMC Networks"}} использует модуль ядра (драйвер) {{term|btusb}}. И мы видим что это составное устройство. Зная устройство своего ноутбука, могу сразу сказать, что это комбинированная внутренняя карточка, одновременно работающая и с Wi-Fi и c bluetooth (сам в своё время покупал, заменив старую карточку).


=== lspci ===
=== Команда lspci <ref name=назначение>Утилита {{cmd|lspci}} служит для вывода информации о всех имеющихся в системе шинах PCI и всех подключенных к ним устройствах.</ref> ===


Ну и для примера приведу как работать с командой lspci. На другом компьютере даю команду lspci
Ну и для примера приведу как работать с командой {{cmd|lspci}}. На другом компьютере даю команду {{cmd|lspci}} :


<source>
<source>
Строка 94: Строка 90:
00:00.2 IOMMU: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) I/O Memory Management Unit
00:00.2 IOMMU: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) I/O Memory Management Unit
00:04.0 PCI bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Root Port
00:04.0 PCI bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Root Port
00:10.0 USB controller: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] FCH USB XHCI Controller (rev 03)
...
00:10.1 USB controller: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] FCH USB XHCI Controller (rev 03)
00:11.0 SATA controller: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] FCH SATA Controller [AHCI mode] (rev 40)
00:12.0 USB controller: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] FCH USB OHCI Controller (rev 11)
00:12.2 USB controller: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] FCH USB EHCI Controller (rev 11)
00:13.0 USB controller: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] FCH USB OHCI Controller (rev 11)
00:13.2 USB controller: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] FCH USB EHCI Controller (rev 11)
00:14.0 SMBus: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] FCH SMBus Controller (rev 14)
00:14.2 Audio device: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] FCH Azalia Controller (rev 01)
00:14.3 ISA bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] FCH LPC Bridge (rev 11)
00:14.4 PCI bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] FCH PCI Bridge (rev 40)
00:15.0 PCI bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Hudson PCI to PCI bridge (PCIE port 0)
00:15.2 PCI bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Hudson PCI to PCI bridge (PCIE port 2)
00:15.3 PCI bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Hudson PCI to PCI bridge (PCIE port 3)
00:18.0 Host bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Function 0
00:18.1 Host bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Function 1
00:18.2 Host bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Function 2
00:18.3 Host bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Function 3
00:18.4 Host bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Function 4
00:18.4 Host bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Function 4
00:18.5 Host bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Function 5
00:18.5 Host bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Function 5
Строка 124: Строка 103:
  03:00.0 Network controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter (rev 01)
  03:00.0 Network controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter (rev 01)


<source>
* 03:00.0 - это "порт" подключения устройства
03:00.0 - это "порт" подключения устройства
* Network controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter (rev 01) - его название. За определение названия  отвечает пакет {{package|pciids}}
Network controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter (rev 01) - его название (за него отвечает пакет pciids)
</source>


Для поиска драйверов важны идентивикаторы вендора и устройства, именно по ним ищет "опреационка" какой драйвер (модуль ядра нужно загрузить). И по ним легче искать в интернете какой драйвер нужно использовать.
Для поиска драйверов важны идентификаторы вендора (Id Vendor) и устройства (Id Device), именно по ним ищет "операционка" какой драйвер (модуль ядра) нужно загрузить. И по ним легче искать в интернете какой драйвер нужно использовать.
Для примера, посмотрим эти идентификаторы у карточки  "Network controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter (rev 01)". Мы видим из предыдущей команды, что она подключяена к порту 03:00.0. Даём следующую команду:
Для примера, посмотрим эти идентификаторы у карточки  "Network controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter (rev 01)". Мы видим из предыдущей команды, что она подключена к порту 03:00.0. Даём следующую команду:


<source>
<source>
Строка 137: Строка 114:
</source>
</source>


Здесь $ - это не часть команды, а приглашение bash и в котексте статьи означает, что команду можно давать от обычного пользователя
Что мы видим :
 
* 03:00.0 - это "порт"подключения
* 0280: идентификатор контроллера
* 10ec:8812 - идентификатор вендора и идентификатор устройства


Что мы видим :
<source>
03:00.0 - это "порт"подключения
0280: идентификатор контроллера
10ec:8812 - идентификатор вендора и идентификатор устройства
</source>


Иногда удобнее увидеть и имя устройства, тогда можно дать такую команду:
Иногда удобнее увидеть и имя устройства, тогда можно дать такую команду:
Строка 160: Строка 135:
         Kernel driver in use: rtl8821ae
         Kernel driver in use: rtl8821ae
</source>
</source>
Значок # - это приглашение root, а не команда, говорит о том, что команда требует прав root.


Как мы видим используется драйвер  rtl8821ae
Как мы видим используется драйвер  rtl8821ae
Строка 168: Строка 141:
     Kernel driver in use: rtl8821ae
     Kernel driver in use: rtl8821ae


В этом случае нам надо искать какой драйвер надо использовать.  
В этом случае нам надо искать какой драйвер надо использовать.
Где это можно найти ?
 
== Немного теории ==
 
Под {{term|драйверами}}<ref>в жаргоне их часто просто называют "дровами"</ref> часто понимают все программы, обеспечивающие работу устройств.
 
В Линукс можно выделить несколько видов программ, работающих с устройств.
 
Наибольшая часть из таких программ в Линукс входят в ядро. Это почти все драйвера, работающие с внутренними устройствами компьютера и многие устройства использующие шину USB.
Большинство из таких драйверов входят в основную ветку разработки ядра и входят в пакет {{pkg|kernel-image}}. Кроме того, помимо модулей ядра, входящих в основную ветку ядра, существуют модули ядра по какой-либо причине в него не входящие. Обычно это или модули ядра с закрытыми частями от разработчиков "железа", или новые, ещё не отлаженные до конца, модули.
 
Поскольку {{term|Linux}} достаточно динамичная "среда" программирования <ref>Конечно это ОС, но и благодаря лицензии GPL, это очень удобная среда в которой программисты могут делиться своими знаниями и наработками. Впрочем это вопрос отдельной статьи</ref> , то иногда появляется ситуация, что какое-то оборудование могут поддерживать несколько модулей ядра.
 
При наличии нескольких конкурирующих модулей для работы с конкретным устройством, возникает задача указать, какой модуль применять. Для этого применяются опции блокировки конкретного модуля. Для этого в каталоге {{path|/etc/modprobe.d}} для этого создаётся файл, обычно с именем {{path|blacklist_суффикс.conf}}<ref>Обязательная часть здесь только расширение conf, имя файла выбирается с учетом того, что-бы было легче что находится внутри</ref> и с опцией {{prg|blacklist имя_модуля}}.
 
Например, в пакет {{pkg|kernel-modules-e1000e-std-def}} входит файл {{path|blacklist-e1000e.conf}} с содержимым:
 
<source>
blacklist e1000e
</source>
 
Модули ядра расположены в каталоге {{path|/lib/modules/'''имя_релиза_ядра'''}}. <ref>Имя релиза загруженного ядра выдаёт команда {{cmd|uname -r}} </ref>.
 
Помимо модулей ядра с оборудованием работают и модули других программ, которые в обыденной жизни тоже называют драйверами.
 
Так со сканерами работают модули программы {{prg|sane}}, расположенные в каталоге (для архитектуры '''x86_64''')  {{path|/usr/lib64/sane}} (входят в пакет {{pkg|libsane}}). Поддерживаемые сканеры проектом {{term|Sane}} можно посмотреть в  [http://www.sane-project.org/sane-supported-devices.html]
 
А с принтерами работают модули {{pkg|cups}}, который имеет свои модули поддержки принтеров. Про поддержку принтеров проектом {{term|Cups}} можно посмотреть [https://openprinting.org/printers]
 
Также существуют отдельные модули, обеспечивающие работу графического режима работы ОС - модули работающие с {{prg|xorg}} и c {{prg|wayland}}.
 
== Где искать драйвер ==
* во-первых, стоит поставить пакет типа {{pkg|kernel-doc-std-def}}, но там обычно есть описания только модулей ядра, которые уже входят в ядро.
 
* во-вторых, на сайте [https://linux-hardware.org/?view=search  linux-hardware.org]<ref>Проект по анонимному сбору сведений об оборудовании компьютеров под управлением Linux по всему миру и помощи людям в совместном устранении проблем, связанных с оборудованием, проверке совместимости с Linux и поиске драйверов. Смотри так-же [[Проба оборудования | о пробах оборудования]]</ref> есть возможность поискать по идентификаторам вендора и устройства какой драйвер нужен для вашего устройства.
 
Например :
  Ищем карточку [https://linux-hardware.org/?view=search&vendorid=10ec&deviceid=8812#list Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter] по её идентификаторам вендора и устройства, и потом по [https://linux-hardware.org/?id=pci:10ec-8812-1043-86dd ссылке] находим какой драйвер ядра её поддерживает.
 
* в-третьих, искать в интернете по идентификаторам , лучше по идентификаторам (Id Vendor и Id Device), в том виде как выдают их команды {{cmd|lsusb}} и {{cmd|lspci}}.
Искать по коммерческому названию устройств не эффективно, так как в поиске получите или описание драйверов для Windows или рекламу купить это устройство.
 
== Немного о драйверах и прошивках ==
 
В силу того, между разработчиками оборудования существует конкуренция, его разработчики не заинтересованы подробно делиться подобным кодом их работы. Особенно новыми разработками. Поэтому довольно часто создаются закрытые прошивки, которые загружаются драйвером в ОЗУ компьютера или во внутреннюю память самого устройства.  Ещё одна из причин использовать прошивки - их применение уменьшает стоимость аппаратной части устройства. 
Этим "грешат" как некоторые внутренние устройства, например Ethernet и Wi-Fi карты, так и некоторые принтеры и сканеры.
Бывают ситуации, что драйвер есть, а прошивки ему не хватает. <ref>Для анализа таких ситуаций помогает анализ выдачи команды {{cmd|dmesg}}.</ref>
 
Например модуль ядра для Wi-Fi {{term|Broadcom}}, входящий на момент написания статьи в основное дерево, требует отдельной прошивки, но условия её распространения не позволяют нет только включать прошивку в дистрибутив, но даже класть в репозиторий (см [[Wi-fi_Broadcom]]).
Недавно появился модуль {{prg|bcmwl}}, устраняющий эту проблему, но он ещё не вошёл в основное дерево ядра и пока распространяется отдельно.
 
Ещё одним из вариантом применения прошивок является ситуация, когда создаётся модуль ядра, который умеет работать с импортируемой частью драйвера от другой ОС. Ярким примером такого модуля является история модуля ядра [https://ru.wikipedia.org/wiki/NDISwrapper ndiswrapper].<ref>К сожалению на момент написания статьи он не представлен в текущем ядре</ref>
 
== Схема работы ядра с оборудованием ==
 
Упрощённо работу ядра с оборудованием можно представить так:
 
* после загрузки ядра, ядро обнаруживает устройства, которые или находятся внутри компьютера, или присоединены  к его внутренним или внешним шинам и распознаёт их по их идентификаторам.
 
* если модуль ядра  не загружен к текущему моменту  в ОЗУ  (некоторые модули ядра могут входить в основную часть ядра и загружаться как единое целое с ним), то условно "диспетчер" (далее без кавычек) модулей ядра ищет по информации находящейся в модулях ядра, необходимый модуль.
* после нахождения модуля ядра, диспетчер проверяет, есть ли этот модуль в "черном списке" (blacklist) на загрузку, и если нет, то загружает этот модуль ядра
 
* в момент загрузки модуля диспетчер модулей ядра ищет в {{path|/etc/modprobe.d/}}  информацию о том, с какими параметрами загружать модуль.
 
* в этот момент, при необходимости, загружается прошивка, нужная для работы модуля.
 
* в виртуальной файловой системе {{path|/sys}} создаётся информация об устройстве и загруженном модуле ядра для того, чтобы внешние программы могли получить информацию об устройстве и модуле
 
* запускается  {{prg|udev}},  который считывает свои правила ({{path|/lib/udev/rules.d/*.rules}}) и в соответствии с ними, создаёт (при необходимости) в файловой системе "устройства" {{path|/dev}} (иногда их называют "нодами устройств"), которые являются одним из каналов общения между программами и устройствами. {{prg|Ude}}v может использовать программные средства, которые обеспечивают дальнейшую работу с устройством. Например, {{prg|usbmodeswitch}} меняет "заводские" идентификаторы вендора и устройства модема на идентификаторы, аналогичных модемов, поддерживаемых ядром. 
 
В принципе, в большинстве случаев этого достаточно для начала работы с устройствами.
 
Раньше ноды устройств создавались статически. Некоторые ноды и сейчас создаются статически (и их может создать грамотный администратор) и лежат в каталоге {{path|/dev}} уже в момент загрузки устройств.
Но теория и практика применения Линукс развивалась и теперь большинство необходимых нод создаются и удаляются динамически.
 
== Про команды работы с модулями ядра ==
 
=== Команда lsmod ===
*  Для того, чтобы понять почему не работает какое-либо устройство, стоит посмотреть какие модули ядра загрузились в ОЗУ. Это можно сделать с помощью команды {{cmd|lsmod}}.
<source lang=bash>
# lsmod
Module                  Size  Used by
btrfs                1810432  0
blake2b_generic        20480  0
xor                    24576  1 btrfs
...
 
ehci_pci              16384  0
serio_raw              16384  0
ehci_hcd              65536  1 ehci_pci
scsi_common            16384  6 scsi_mod,usb_storage,pktcdvd,uas,libata,sr_mod
</source>
 
Расшифруем что выдаёт команда lsmod:
* первый столбец - имя модуля
* второй столбец - занимаемое им место
* как (в связке с чем) он используется
 
=== Команда modinfo  ===
* Для того, чтобы посмотреть информацию о модуле ядра используется команда {{cmd|modinfo}}
 
Например:
<source lang=bash>
# modinfo /lib/modules/$(uname -r)/kernel/drivers/cpufreq/acpi-cpufreq.ko
# modinfo /lib/modules/$(uname -r)/kernel/drivers/cpufreq/acpi-cpufreq.ko
filename:      /lib/modules/6.1.10-un-def-alt1/kernel/drivers/cpufreq/acpi-cpufreq.ko
alias:          acpi
license:        GPL
description:    ACPI Processor P-States Driver
author:        Paul Diefenbaugh, Dominik Brodowski
srcversion:    AEED556A80507DE37550964
alias:          cpu:type:x86,ven*fam*mod*:feature:*00E8*
alias:          cpu:type:x86,ven*fam*mod*:feature:*0016*
alias:          acpi*:ACPI0007:*
alias:          acpi*:LNXCPU:*
depends:       
retpoline:      Y
intree:        Y
name:          acpi_cpufreq
vermagic:      6.1.10-un-def-alt1 SMP preempt mod_unload modversions
sig_id:        PKCS#7
signer:        Build time autogenerated kernel key
sig_key:        1D:99:23:2B:7B:A2:C2:14:28:CF:48:1E:DE:E9:2A:57:D4:83:60:47
sig_hashalgo:  sha512
signature:      E7:6F:7F:4F:DA:FC:E1:69:42:2B:28:82:BA:B5:44:90:68:32:E5:F6:
                7A:03:60:DE:E1:30:DB:8E:37:38:39:4A:3F:12:1E:BC:62:D8:70:A3:
                75:CF:4F:2F:9A:BD:09:F3:61:AE:FA:BF:F9:E0:7C:D7:45:21:95:E3:
...
                0F:43:AD:84:48:B2:A0:70:52:E0:70:54:BA:6A:5C:0E:41:64:D3:95:
                BD:BE:E8:EC:FC:79:C5:40:37:D6:63:0D
parm:          acpi_pstate_strict:value 0 or non-zero. non-zero -> strict ACPI checks are performed during frequency changes. (uint)
</source>
 
=== Команда modprobe ===
* Для того, чтобы загрузить из командной строки какой либо модуль ядра в ОЗУ можно использовать команду {{cmd|modprobe имя_модуля}}. Команда  {{cmd|modprobe имя_модуля}} умеет загружать модули из каталога с текущим ядром, и упомянутая в файле {{cmd|/lib/modules/$(uname -r)/modules.dep}}.
 
Пример:
<source lang=bash>
# modprobe xor
#
</source>
 
Если в ответ на команду не было сообщений, то существенных ошибок при загрузке ядра не было (хотя из предыдущего сообщения видно, что модуль уже  загружен, надо будет потом проверить всегда-ли так с командой {{cmd|modprobe}}).
 
* Проведём маленький эксперимент
 
Перед ним модуль nvidia загружен
<pre>
# lsmod | grep -e ^nvidia" "
nvidia              15884288  1199 nvidia_modeset
</pre>
А модуль nouveau нет
 
<pre>
# lsmod | grep -e ^nouveau" "
#
</pre>
 
Создадим файл  {{path|/etc/modprobe.d/my_blacklist.conf}} с таким содержанием:
<source lang=text>
blacklist nouveau
</source>
 
А теперь по очереди попробуем загрузить эти модули:
<source lang=bash>
# modprobe nvidia
#
# modprobe nouveau
#
# modprobe nouveau_bad
modprobe: FATAL: Module nouveau_bad not found in directory /lib/modules/6.1.11-un-def-alt1
#
# lsmod | grep -e ^nouveau" "
nouveau              2433024  0
lsmod | grep -e ^nvidia" "
nvidia              15884288  1193 nvidia_modeset
#
</source>
 
Как мы видим
* модуль nouveau  не смотря на blacklist загрузился,  но не используется (ноль в том месте, где указывается с каким модулем связан)<ref>Я сам удивился, когда увидел, что он загрузился ;-). Если я где-то ошибся дайте знать ;-) Меня самого смущает этот результат</ref>
* не было никаких сообщений о том, что модуль nvidia уже загружен
* было сообщение, что модуля nouveau_bad не существует<ref>Естественно, ведь я его только сейчас выдумал</ref>
 
Что-бы не ломать работу систему в будушем, я удаляю файл  {{path|/etc/modprobe.d/my_blacklist.conf}}, если кто повторял мой эксперимент, советую сделать это и вам ;-)
 
===  Команда insmod ===
* Второй способ загрузки модуля ядра, это выполнение команды {{cmd|insmod}}, она позволяет загружать модуль из заданного каталога, например:
<source>
# insmod /lib/modules/$(uname -r)/kernel/drivers/cpufreq/acpi-cpufreq.ko
# insmod /lib/modules/$(uname -r)/kernel/drivers/cpufreq/acpi-cpufreq.ko
insmod: ERROR: could not insert module /lib/modules/6.1.10-un-def-alt1/kernel/drivers/cpufreq/acpi-cpufreq.ko: File exists
</source>
 
Здесь я преднамеренно попытался загрузить командой {{cmd|insmod}} один и тот-же модуль. В первый раз всё прошло без ошибок, а второй раз выдало информацию об ошибке (модуль уже загружен).


- во-первых стоит поставить пакет типа kernel-doc-std-def, но там обычно есть описания только модулей ядра, которые уже входят в ядро.
=== Команда rmmod ===
- во-вторых на сайте [https://linux-hardware.org/?view=search linux-hardware.org] есть возможность поискать по идентификаторам вендора и устройства какой драйвер нужен для вашего устройства
* Для того, чтобы выгрузить модуль ядра {{cmd|rmmod имя_модуля}}.  
- ну и в совсем плохом случае искать в интернете по идентификаторам , лучше в виде как выдаёт их комвнды lsusb и lspci. Искать по названию устройств не эффективно, так как в поиске получите или описание драйверов для Виндоус или рекламу купить это устройство
Важно заметить, что работающий с устройством модуль нельзя выгрузить.


== Немного теории ==
Пример 1:
 
<source>
# rmmod  acpi-cpufreq
#
</source>
Модуль был выгружен из ОЗУ без ошибок, что в принципе означает, что модуль в данный момент был не задействован.
 
Пример 2:
 
<source>
# rmmod nvidia
rmmod: ERROR: Module nvidia is in use by: nvidia_modeset
</source>
Попытка выгрузки модуля не удалась, так-как он задействован в работе с железом.
 
=== Команда dmesg <ref> В системах с systemd можно так-же использовать команду {{cmd|journalctl -bk}} (см [[journald|Журналирование в systemd]]) </ref>  ===
* Для того, чтобы посмотреть события, произошедшие с ядром, можно использовать команду {{cmd|dmesg}}
 
<source>
# dmesg | tail -n2
[28945.743841] nvidia_modeset: disagrees about version of symbol module_layout
[29157.059850] acpi_cpufreq: overriding BIOS provided _PSD data
</source>
Мы видим последние два сообщения ядра.
 
Реальный пример использования {{cmd|dmesg}} с [https://forum.altlinux.org/index.php?topic=39188.msg313469#msg313469 форума ALT Linux]
 
<source lang=bash>
# dmesg | grep -A6 -B2 firmware
 
[    0.000000]  HighMem zone: 296802 pages, LIFO batch:31
[    0.000000] Using APIC driver default
[    0.000000] SFI: Simple Firmware Interface v0.81 http://simplefirmware.org
[    0.000000] Local APIC disabled by BIOS -- you can enable it with "lapic"
[    0.000000] APIC: disable apic facility
[    0.000000] APIC: switched to apic NOOP
[    0.000000] smpboot: Allowing 1 CPUs, 0 hotplug CPUs
[    0.000000] PM: Registered nosave memory: [mem 0x00000000-0x00000fff]
[    0.000000] PM: Registered nosave memory: [mem 0x0009f000-0x0009ffff]
</source>
 
=== Команда udevadm ===
* Для анализа событий происходящих в момент подсоединения, или отсоединения устройства пригодятся команды мониторинга {{cmd|udevadm}}
 
Пример:
 
<source>
# udevadm monitor
monitor will print the received events for:
UDEV - the event which udev sends out after rule processing
KERNEL - the kernel uevent
 
KERNEL[30557.800595] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2 (usb)
KERNEL[30557.802173] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0 (usb)
KERNEL[30557.806378] add      /devices/virtual/workqueue/scsi_tmf_9 (workqueue)
KERNEL[30557.806434] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0/host9 (scsi)
KERNEL[30557.806470] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0/host9/scsi_host/host9 (scsi_host)
...
 
UDEV  [30558.029462] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0/host9/target9:0:0/9:0:0:0/block/sdi (block)
UDEV  [30558.092521] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0/host9/target9:0:0/9:0:0:0/block/sdi/sdi2 (block)
UDEV  [30558.133565] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0/host9/target9:0:0/9:0:0:0/block/sdi/sdi1 (block)
UDEV  [30558.135974] bind    /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0/host9/target9:0:0/9:0:0:0 (scsi)
</source>
Вот так показывает {{cmd|udevadm}} события, связанные с вставлением внешнего диска.
 
* Здесь сообщения, начинающиеся со слова KERNEL - это сообщения ядра, сообщения начинающиеся со слова UDEV - сообщения UDEV.
* [30558.133565] - это время события
* add - это выполняемая операция
* /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0 (usb) - это адрес устройства внутри файловой системы /sys
 
== Немного о драйверах видеокарт ==
 
Для работы видео карт в графическом режиме помимо драйвера ядра, требуются модули графического сервера (например {{term|xorg}}).
 
Так для работы карт [[nvidia]] требуется модуль ядра и соответствующий ему модуль {{term|xorg}}.
 
Для проприетарного модуля ядра {{term|nvidia}}, входящего в пакет {{pkg|kernel-modules-nvidia}}, требуется графический модуль {{term|xorg}}, входящий в пакет {{pkg|nvidia_glx_версия_модуля}}.
 
А для свободного драйвера {{term|nouveau}} (пакет {{pkg|kernel-modules-drm-nouvea..}}), также умеющего работать с картами {{term|nvidia}} требуется графический модуль {{term|nouveau}} (пакеты {{pkg|xorg-drv-nouveau}} и {{pkg|xorg-dri-nouveau}}).
 
Это касается не только карт {{term|Nvidia}}, но и многих других видеокарт.  В последнее время появилась тенденция большую часть поддержки стандартных и наиболее часто встречающихся карт переносить внутрь ядра, оставляя только несколько универсальных графических модулей xorg (см [https://wiki.archlinux.org/title/Kernel_mode_setting_(Русский) Kernel mode setting]).
==Примечания==
{{Примечания}}
==Ссылки==
[[Проба_оборудования]]

Текущая версия от 06:49, 27 октября 2024


Статья пишется на основе знаменитой статьи "Сага о драйверах"

Замечания и предложения по статье можно посылать в телеграмм канал Saga_o_Driverah


Про установку драйверов

Перед началом экспериментов с подбором драйвера, если он есть в репозитории, но не входит в основной пакет с ядром, следует ознакомиться со статьёй "Обновление_ядра#Доустановка_модулей_ядра". Данная статья не касается драйверов для принтеров и сканерах, о них читайте в Инструкции по поиску и применению драйверов для принтеров, сканеров и МФУ и смотрите поддержку своего принтера на OpenPrinting

У вас не работает "железо", что делать

Часто на форуме можно встретить вопрос такого типа: 

"Я поставил ваш дистрибутив на свой ноутбук, и у меня не работает карточка WiFi".

Давайте на примере этого вопроса узнаем кое-что об оборудовании компьютера (дальше для краткости я его буду просто называть "железо") и о программах,которые с ним работают (для краткости - драйвера).

"Железо" может быть внутри компьютера, или внешним. Оно может подсоединяться к "сердцу" компьютера, его процессору по различным шинам (линиям связи). Для обеспечения этой связи обычно используется "материнская плата" (видел я и компьютеры, в которых она называлась просто "задняя стенка" ;-) ).

Существует достаточно много различных типов таких шин — USB, PCI, PS/2, SATA, RS-232 (к ней подключены порты COM и LPT) [1] и т.п.

Если говорить про карточку Wi-Fi в ноутбуке, то она может находиться или на шине USB, или на шине PCI (я говорю о них как о типе шин, так как, например, USB бывают разными — как, впрочем, и PCI ). 

Для обнаружения таких устройств существуют две команды: lspci и lsusb.

Команда lsusb [2]

Вот я сейчас сижу за ноутбуком и даю команду : 

$ lsusb
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0003 Linux Foundation 3.0 root hub
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
Bus 006 Device 002: ID 0bda:57b4 Realtek Semiconductor Corp. USB Camera
Bus 006 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
Bus 008 Device 002: ID 13d3:3501 IMC Networks 
Bus 008 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 005 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
Bus 007 Device 004: ID 1ea7:0064 SHARKOON Technologies GmbH 2.4GHz Wireless rechargeable vertical mouse [More&Better]
Bus 007 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Bus 004 Device 001: ID 1d6b:0003 Linux Foundation 3.0 root hub
Bus 003 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub

Здесь $ - это не часть команды, а приглашение bash и в контексте статьи означает, что команду можно давать от обычного пользователя


Разберём одну строчку: 

Bus 007 Device 004: ID 1ea7:0064 SHARKOON Technologies GmbH 2.4GHz Wireless rechargeable vertical mouse [More&Better]
  • Bus 007 - устройство висит на седьмой шине USB
  • Device 004:- оно на этой шине четвертое
  • ID 1ea7:0064 - это его идентификатор, определяющая какая фирма произвела устройство (Id Vendor) и идентификатор самого устройства (Id Device)
  • SHARKOON Technologies GmbH 2.4GHz Wireless rechargeable vertical mouse [More&Better] - имя устройства. За его идентификацию отвечает пакет usbids[1]

.

Допустим нам надо посмотреть какой драйвер (в данном случае модуль ядра) "обслуживает" устройство мыши.

Для этого даём команду : 

# lsusb  -tv
/:  Bus 08.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=ohci-pci/5p, 12M
    ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
    |__ Port 5: Dev 2, If 0, Class=Wireless, Driver=btusb, 12M
        ID 13d3:3501 IMC Networks 
    |__ Port 5: Dev 2, If 1, Class=Wireless, Driver=btusb, 12M
        ID 13d3:3501 IMC Networks 
/:  Bus 07.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=ohci-pci/5p, 12M
    ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
    |__ Port 1: Dev 4, If 0, Class=Human Interface Device, Driver=usbhid, 12M
        ID 1ea7:0064 SHARKOON Technologies GmbH 2.4GHz Wireless rechargeable vertical mouse [More&Better]
....
    ID 1d6b:0003 Linux Foundation 3.0 root hub
/:  Bus 01.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=vhci_hcd/8p, 480M
    ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub

Здесь # - это не часть команды, а приглашение bash пользователя root и в контексте статьи означает, что команду нужно давать от пользователя root.

lsusb -t наглядно показывает какое USB устройство подсоединено к конкретному порту USB, Но нам в данном случае важно, что команда показывает какой драйвер использует то, или иное устройство [3] . В данном случае, мы видим, например, что "IMC Networks" использует модуль ядра (драйвер) btusb. И мы видим что это составное устройство. Зная устройство своего ноутбука, могу сразу сказать, что это комбинированная внутренняя карточка, одновременно работающая и с Wi-Fi и c bluetooth (сам в своё время покупал, заменив старую карточку).

Команда lspci [4]

Ну и для примера приведу как работать с командой lspci. На другом компьютере даю команду lspci : 

00:00.0 Host bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Root Complex
00:00.2 IOMMU: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) I/O Memory Management Unit
00:04.0 PCI bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Root Port
...
00:18.4 Host bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Function 4
00:18.5 Host bridge: Advanced Micro Devices, Inc. [AMD] Family 15h (Models 10h-1fh) Processor Function 5
01:00.0 VGA compatible controller: NVIDIA Corporation GF119 [GeForce GT 610] (rev a1)
01:00.1 Audio device: NVIDIA Corporation GF119 HDMI Audio Controller (rev a1)
03:00.0 Network controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter (rev 01)
04:00.0 Ethernet controller: Qualcomm Atheros AR8161 Gigabit Ethernet (rev 10)
05:00.0 USB controller: Renesas Technology Corp. uPD720201 USB 3.0 Host Controller (rev 03)

Нас интересует это устройство: 

03:00.0 Network controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter (rev 01)
  • 03:00.0 - это "порт" подключения устройства
  • Network controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter (rev 01) - его название. За определение названия отвечает пакет pciids[2]

Для поиска драйверов важны идентификаторы вендора (Id Vendor) и устройства (Id Device), именно по ним ищет "операционка" какой драйвер (модуль ядра) нужно загрузить. И по ним легче искать в интернете какой драйвер нужно использовать. Для примера, посмотрим эти идентификаторы у карточки "Network controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter (rev 01)". Мы видим из предыдущей команды, что она подключена к порту 03:00.0. Даём следующую команду: 

$ lspci -n -s 03:00.0
03:00.0 0280: 10ec:8812 (rev 01)

Что мы видим :

  • 03:00.0 - это "порт"подключения
  • 0280: идентификатор контроллера
  • 10ec:8812 - идентификатор вендора и идентификатор устройства


Иногда удобнее увидеть и имя устройства, тогда можно дать такую команду: 

$ lspci -nn -s 03:00.0
03:00.0 Network controller [0280]: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter [10ec:8812] (rev 01)

Для того, чтобы посмотреть какой модуль ядра (драйвер) "обслуживает" сейчас данное устройство надо дать команду: 

# lspci -k -s 03:00.0 
03:00.0 Network controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter (rev 01)
        Subsystem: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter
        Kernel driver in use: rtl8821ae

Как мы видим используется драйвер rtl8821ae

Хуже бывает, если система не говорит о загруженном драйвере , т.е. отсутствует строчка 

   Kernel driver in use: rtl8821ae

В этом случае нам надо искать какой драйвер надо использовать.

Немного теории

Под драйверами[5] часто понимают все программы, обеспечивающие работу устройств.

В Линукс можно выделить несколько видов программ, работающих с устройств.

Наибольшая часть из таких программ в Линукс входят в ядро. Это почти все драйвера, работающие с внутренними устройствами компьютера и многие устройства использующие шину USB. Большинство из таких драйверов входят в основную ветку разработки ядра и входят в пакет kernel-image. Кроме того, помимо модулей ядра, входящих в основную ветку ядра, существуют модули ядра по какой-либо причине в него не входящие. Обычно это или модули ядра с закрытыми частями от разработчиков "железа", или новые, ещё не отлаженные до конца, модули.

Поскольку Linux достаточно динамичная "среда" программирования [6] , то иногда появляется ситуация, что какое-то оборудование могут поддерживать несколько модулей ядра.

При наличии нескольких конкурирующих модулей для работы с конкретным устройством, возникает задача указать, какой модуль применять. Для этого применяются опции блокировки конкретного модуля. Для этого в каталоге /etc/modprobe.d для этого создаётся файл, обычно с именем blacklist_суффикс.conf[7] и с опцией blacklist имя_модуля.

Например, в пакет kernel-modules-e1000e-std-def входит файл blacklist-e1000e.conf с содержимым: 

blacklist e1000e

Модули ядра расположены в каталоге /lib/modules/имя_релиза_ядра. [8].

Помимо модулей ядра с оборудованием работают и модули других программ, которые в обыденной жизни тоже называют драйверами.

Так со сканерами работают модули программы sane, расположенные в каталоге (для архитектуры x86_64) /usr/lib64/sane (входят в пакет libsane). Поддерживаемые сканеры проектом Sane можно посмотреть в [3]

А с принтерами работают модули cups, который имеет свои модули поддержки принтеров. Про поддержку принтеров проектом Cups можно посмотреть [4]

Также существуют отдельные модули, обеспечивающие работу графического режима работы ОС - модули работающие с xorg и c wayland.

Где искать драйвер

  • во-первых, стоит поставить пакет типа kernel-doc-std-def, но там обычно есть описания только модулей ядра, которые уже входят в ядро.
  • во-вторых, на сайте linux-hardware.org[9] есть возможность поискать по идентификаторам вендора и устройства какой драйвер нужен для вашего устройства.

Например : 

 Ищем карточку Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter по её идентификаторам вендора и устройства, и потом по ссылке находим какой драйвер ядра её поддерживает.
  • в-третьих, искать в интернете по идентификаторам , лучше по идентификаторам (Id Vendor и Id Device), в том виде как выдают их команды lsusb и lspci.

Искать по коммерческому названию устройств не эффективно, так как в поиске получите или описание драйверов для Windows или рекламу купить это устройство.

Немного о драйверах и прошивках

В силу того, между разработчиками оборудования существует конкуренция, его разработчики не заинтересованы подробно делиться подобным кодом их работы. Особенно новыми разработками. Поэтому довольно часто создаются закрытые прошивки, которые загружаются драйвером в ОЗУ компьютера или во внутреннюю память самого устройства. Ещё одна из причин использовать прошивки - их применение уменьшает стоимость аппаратной части устройства.

Этим "грешат" как некоторые внутренние устройства, например Ethernet и Wi-Fi карты, так и некоторые принтеры и сканеры. Бывают ситуации, что драйвер есть, а прошивки ему не хватает. [10]

Например модуль ядра для Wi-Fi Broadcom, входящий на момент написания статьи в основное дерево, требует отдельной прошивки, но условия её распространения не позволяют нет только включать прошивку в дистрибутив, но даже класть в репозиторий (см Wi-fi_Broadcom). Недавно появился модуль bcmwl, устраняющий эту проблему, но он ещё не вошёл в основное дерево ядра и пока распространяется отдельно.

Ещё одним из вариантом применения прошивок является ситуация, когда создаётся модуль ядра, который умеет работать с импортируемой частью драйвера от другой ОС. Ярким примером такого модуля является история модуля ядра ndiswrapper.[11]

Схема работы ядра с оборудованием

Упрощённо работу ядра с оборудованием можно представить так:

  • после загрузки ядра, ядро обнаруживает устройства, которые или находятся внутри компьютера, или присоединены к его внутренним или внешним шинам и распознаёт их по их идентификаторам.
  • если модуль ядра не загружен к текущему моменту в ОЗУ (некоторые модули ядра могут входить в основную часть ядра и загружаться как единое целое с ним), то условно "диспетчер" (далее без кавычек) модулей ядра ищет по информации находящейся в модулях ядра, необходимый модуль.
  • после нахождения модуля ядра, диспетчер проверяет, есть ли этот модуль в "черном списке" (blacklist) на загрузку, и если нет, то загружает этот модуль ядра
  • в момент загрузки модуля диспетчер модулей ядра ищет в /etc/modprobe.d/ информацию о том, с какими параметрами загружать модуль.
  • в этот момент, при необходимости, загружается прошивка, нужная для работы модуля.
  • в виртуальной файловой системе /sys создаётся информация об устройстве и загруженном модуле ядра для того, чтобы внешние программы могли получить информацию об устройстве и модуле
  • запускается udev, который считывает свои правила (/lib/udev/rules.d/*.rules) и в соответствии с ними, создаёт (при необходимости) в файловой системе "устройства" /dev (иногда их называют "нодами устройств"), которые являются одним из каналов общения между программами и устройствами. Udev может использовать программные средства, которые обеспечивают дальнейшую работу с устройством. Например, usbmodeswitch меняет "заводские" идентификаторы вендора и устройства модема на идентификаторы, аналогичных модемов, поддерживаемых ядром.

В принципе, в большинстве случаев этого достаточно для начала работы с устройствами.

Раньше ноды устройств создавались статически. Некоторые ноды и сейчас создаются статически (и их может создать грамотный администратор) и лежат в каталоге /dev уже в момент загрузки устройств. Но теория и практика применения Линукс развивалась и теперь большинство необходимых нод создаются и удаляются динамически.

Про команды работы с модулями ядра

Команда lsmod

  • Для того, чтобы понять почему не работает какое-либо устройство, стоит посмотреть какие модули ядра загрузились в ОЗУ. Это можно сделать с помощью команды lsmod.
# lsmod
Module                  Size  Used by
btrfs                1810432  0
blake2b_generic        20480  0
xor                    24576  1 btrfs
...

ehci_pci               16384  0
serio_raw              16384  0
ehci_hcd               65536  1 ehci_pci
scsi_common            16384  6 scsi_mod,usb_storage,pktcdvd,uas,libata,sr_mod

Расшифруем что выдаёт команда lsmod:

  • первый столбец - имя модуля
  • второй столбец - занимаемое им место
  • как (в связке с чем) он используется

Команда modinfo

  • Для того, чтобы посмотреть информацию о модуле ядра используется команда modinfo

Например: 

# modinfo /lib/modules/$(uname -r)/kernel/drivers/cpufreq/acpi-cpufreq.ko 
# modinfo /lib/modules/$(uname -r)/kernel/drivers/cpufreq/acpi-cpufreq.ko
filename:       /lib/modules/6.1.10-un-def-alt1/kernel/drivers/cpufreq/acpi-cpufreq.ko
alias:          acpi
license:        GPL
description:    ACPI Processor P-States Driver
author:         Paul Diefenbaugh, Dominik Brodowski
srcversion:     AEED556A80507DE37550964
alias:          cpu:type:x86,ven*fam*mod*:feature:*00E8*
alias:          cpu:type:x86,ven*fam*mod*:feature:*0016*
alias:          acpi*:ACPI0007:*
alias:          acpi*:LNXCPU:*
depends:        
retpoline:      Y
intree:         Y
name:           acpi_cpufreq
vermagic:       6.1.10-un-def-alt1 SMP preempt mod_unload modversions 
sig_id:         PKCS#7
signer:         Build time autogenerated kernel key
sig_key:        1D:99:23:2B:7B:A2:C2:14:28:CF:48:1E:DE:E9:2A:57:D4:83:60:47
sig_hashalgo:   sha512
signature:      E7:6F:7F:4F:DA:FC:E1:69:42:2B:28:82:BA:B5:44:90:68:32:E5:F6:
                7A:03:60:DE:E1:30:DB:8E:37:38:39:4A:3F:12:1E:BC:62:D8:70:A3:
                75:CF:4F:2F:9A:BD:09:F3:61:AE:FA:BF:F9:E0:7C:D7:45:21:95:E3:
 ...
                0F:43:AD:84:48:B2:A0:70:52:E0:70:54:BA:6A:5C:0E:41:64:D3:95:
                BD:BE:E8:EC:FC:79:C5:40:37:D6:63:0D
parm:           acpi_pstate_strict:value 0 or non-zero. non-zero -> strict ACPI checks are performed during frequency changes. (uint)

Команда modprobe

  • Для того, чтобы загрузить из командной строки какой либо модуль ядра в ОЗУ можно использовать команду modprobe имя_модуля. Команда modprobe имя_модуля умеет загружать модули из каталога с текущим ядром, и упомянутая в файле /lib/modules/$(uname -r)/modules.dep.

Пример: 

# modprobe xor
#

Если в ответ на команду не было сообщений, то существенных ошибок при загрузке ядра не было (хотя из предыдущего сообщения видно, что модуль уже загружен, надо будет потом проверить всегда-ли так с командой modprobe).

  • Проведём маленький эксперимент

Перед ним модуль nvidia загружен 

# lsmod | grep -e ^nvidia" "
nvidia              15884288  1199 nvidia_modeset

А модуль nouveau нет 

# lsmod | grep -e ^nouveau" "
#

Создадим файл /etc/modprobe.d/my_blacklist.conf с таким содержанием: 

blacklist nouveau

А теперь по очереди попробуем загрузить эти модули: 

# modprobe nvidia
# 
# modprobe nouveau
#
# modprobe nouveau_bad
modprobe: FATAL: Module nouveau_bad not found in directory /lib/modules/6.1.11-un-def-alt1
#
# lsmod | grep -e ^nouveau" "
nouveau              2433024  0
lsmod | grep -e ^nvidia" "
nvidia              15884288  1193 nvidia_modeset
#

Как мы видим

  • модуль nouveau не смотря на blacklist загрузился, но не используется (ноль в том месте, где указывается с каким модулем связан)[12]
  • не было никаких сообщений о том, что модуль nvidia уже загружен
  • было сообщение, что модуля nouveau_bad не существует[13]

Что-бы не ломать работу систему в будушем, я удаляю файл /etc/modprobe.d/my_blacklist.conf, если кто повторял мой эксперимент, советую сделать это и вам ;-)

Команда insmod

  • Второй способ загрузки модуля ядра, это выполнение команды insmod, она позволяет загружать модуль из заданного каталога, например:
# insmod /lib/modules/$(uname -r)/kernel/drivers/cpufreq/acpi-cpufreq.ko 
# insmod /lib/modules/$(uname -r)/kernel/drivers/cpufreq/acpi-cpufreq.ko 
insmod: ERROR: could not insert module /lib/modules/6.1.10-un-def-alt1/kernel/drivers/cpufreq/acpi-cpufreq.ko: File exists

Здесь я преднамеренно попытался загрузить командой insmod один и тот-же модуль. В первый раз всё прошло без ошибок, а второй раз выдало информацию об ошибке (модуль уже загружен).

Команда rmmod

  • Для того, чтобы выгрузить модуль ядра rmmod имя_модуля.

Важно заметить, что работающий с устройством модуль нельзя выгрузить.

Пример 1: 

# rmmod  acpi-cpufreq
#

Модуль был выгружен из ОЗУ без ошибок, что в принципе означает, что модуль в данный момент был не задействован.

Пример 2: 

# rmmod nvidia
rmmod: ERROR: Module nvidia is in use by: nvidia_modeset

Попытка выгрузки модуля не удалась, так-как он задействован в работе с железом.

Команда dmesg [14]

  • Для того, чтобы посмотреть события, произошедшие с ядром, можно использовать команду dmesg
# dmesg | tail -n2
[28945.743841] nvidia_modeset: disagrees about version of symbol module_layout
[29157.059850] acpi_cpufreq: overriding BIOS provided _PSD data

Мы видим последние два сообщения ядра.

Реальный пример использования dmesg с форума ALT Linux 

# dmesg | grep -A6 -B2 firmware

[    0.000000]   HighMem zone: 296802 pages, LIFO batch:31
[    0.000000] Using APIC driver default
[    0.000000] SFI: Simple Firmware Interface v0.81 http://simplefirmware.org
[    0.000000] Local APIC disabled by BIOS -- you can enable it with "lapic"
[    0.000000] APIC: disable apic facility
[    0.000000] APIC: switched to apic NOOP
[    0.000000] smpboot: Allowing 1 CPUs, 0 hotplug CPUs
[    0.000000] PM: Registered nosave memory: [mem 0x00000000-0x00000fff]
[    0.000000] PM: Registered nosave memory: [mem 0x0009f000-0x0009ffff]

Команда udevadm

  • Для анализа событий происходящих в момент подсоединения, или отсоединения устройства пригодятся команды мониторинга udevadm

Пример: 

# udevadm monitor
monitor will print the received events for:
UDEV - the event which udev sends out after rule processing
KERNEL - the kernel uevent

KERNEL[30557.800595] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2 (usb)
KERNEL[30557.802173] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0 (usb)
KERNEL[30557.806378] add      /devices/virtual/workqueue/scsi_tmf_9 (workqueue)
KERNEL[30557.806434] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0/host9 (scsi)
KERNEL[30557.806470] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0/host9/scsi_host/host9 (scsi_host)
...

UDEV  [30558.029462] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0/host9/target9:0:0/9:0:0:0/block/sdi (block)
UDEV  [30558.092521] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0/host9/target9:0:0/9:0:0:0/block/sdi/sdi2 (block)
UDEV  [30558.133565] add      /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0/host9/target9:0:0/9:0:0:0/block/sdi/sdi1 (block)
UDEV  [30558.135974] bind     /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0/host9/target9:0:0/9:0:0:0 (scsi)

Вот так показывает udevadm события, связанные с вставлением внешнего диска.

  • Здесь сообщения, начинающиеся со слова KERNEL - это сообщения ядра, сообщения начинающиеся со слова UDEV - сообщения UDEV.
  • [30558.133565] - это время события
  • add - это выполняемая операция
  • /devices/pci0000:00/0000:00:10.0/usb5/5-2/5-2:1.0 (usb) - это адрес устройства внутри файловой системы /sys

Немного о драйверах видеокарт

Для работы видео карт в графическом режиме помимо драйвера ядра, требуются модули графического сервера (например xorg).

Так для работы карт nvidia требуется модуль ядра и соответствующий ему модуль xorg.

Для проприетарного модуля ядра nvidia, входящего в пакет kernel-modules-nvidia, требуется графический модуль xorg, входящий в пакет nvidia_glx_версия_модуля.

А для свободного драйвера nouveau (пакет kernel-modules-drm-nouvea..), также умеющего работать с картами nvidia требуется графический модуль nouveau (пакеты xorg-drv-nouveau и xorg-dri-nouveau).

Это касается не только карт Nvidia, но и многих других видеокарт. В последнее время появилась тенденция большую часть поддержки стандартных и наиболее часто встречающихся карт переносить внутрь ядра, оставляя только несколько универсальных графических модулей xorg (см Kernel mode setting).

Примечания

  1. ↑ строго говоря LPT и Com-порты не шины, например COM-порты это выход шины RS32
  2. ↑ lsusb — утилита для вывода информации о шинах USB в системе и подключенных к ним устройствах.
  3. ↑ Существуют и другие способы выяснения с каким модулем ядра работает данное устройство часть из них описана, например здесь
  4. ↑ Утилита lspci служит для вывода информации о всех имеющихся в системе шинах PCI и всех подключенных к ним устройствах.
  5. ↑ в жаргоне их часто просто называют "дровами"
  6. ↑ Конечно это ОС, но и благодаря лицензии GPL, это очень удобная среда в которой программисты могут делиться своими знаниями и наработками. Впрочем это вопрос отдельной статьи
  7. ↑ Обязательная часть здесь только расширение conf, имя файла выбирается с учетом того, что-бы было легче что находится внутри
  8. ↑ Имя релиза загруженного ядра выдаёт команда uname -r
  9. ↑ Проект по анонимному сбору сведений об оборудовании компьютеров под управлением Linux по всему миру и помощи людям в совместном устранении проблем, связанных с оборудованием, проверке совместимости с Linux и поиске драйверов. Смотри так-же о пробах оборудования
  10. ↑ Для анализа таких ситуаций помогает анализ выдачи команды dmesg.
  11. ↑ К сожалению на момент написания статьи он не представлен в текущем ядре
  12. ↑ Я сам удивился, когда увидел, что он загрузился ;-). Если я где-то ошибся дайте знать ;-) Меня самого смущает этот результат
  13. ↑ Естественно, ведь я его только сейчас выдумал
  14. ↑ В системах с systemd можно так-же использовать команду journalctl -bk (см Журналирование в systemd)

Ссылки

Проба_оборудования