Сага о драйверах: различия между версиями

Материал из ALT Linux Wiki
Нет описания правки
 
(не показаны 24 промежуточные версии 4 участников)
Строка 6: 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).
Строка 18: Строка 21:
"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" ;-) ).
"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 <ref>строго говоря LPT и Com-порты не шины, например COM-порты это выход шины  RS32</ref>  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 - {{cmd|lspci}} и {{cmd|lsusb}}.
  Для обнаружения таких устройств существуют две команды: {{cmd|lspci}} и {{cmd|lsusb}}.
=== Команда lsusb <ref name=описание>lsusb — утилита для вывода информации о шинах USB в системе и подключенных к ним устройствах.</ref> ===
=== 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 :
Строка 51: Строка 54:
* Device 004:- оно на этой шине четвертое   
* 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)
* 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}}
* 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 101: Строка 104:


* 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 него отвечает пакет ) {{package|pciids}}
* Network controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL8812AE 802.11ac PCIe Wireless Network Adapter (rev 01) - его название. За определение названия  отвечает пакет {{package|pciids}}


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 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.
Строка 132: Строка 135:
         Kernel driver in use: rtl8821ae
         Kernel driver in use: rtl8821ae
</source>
</source>


Как мы видим используется драйвер  rtl8821ae
Как мы видим используется драйвер  rtl8821ae
Строка 149: Строка 150:


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.
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.  
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.
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}}.
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:
Например, в пакет {{pkg|kernel-modules-e1000e-std-def}} входит файл {{path|blacklist-e1000e.conf}} с содержимым:
Строка 172: Строка 173:


== Где искать драйвер ==
== 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-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.  
* 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.  
Строка 184: Строка 185:
== Немного о драйверах и прошивках ==
== Немного о драйверах и прошивках ==


В силу того, между разработчиками оборудования существует конкуренция, его разработчики не заинтересованы подробно делиться подробным кодом их работы. Особенно новыми разработками. Поэтому довольно часто создаются закрытые прошивки, которые загружаются драйвером или в ОЗУ компьютера, или в внутреннюю память самого устройства. Ещё одна из причин использовать прошивки - их применение удешевляют стоимость аппаратной части устройства.   
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.
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>
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 Broadcom, входящий на момент написания статьи в основное дерево, требует отдельной прошивки, но условия уё распространения не позволяют нет только включать прошивку в дистрибутив, но даже класть в репозиторий (см [[Wi-fi_Broadcom]]).  
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 bcmwl, устраняющий эту проблему, но он ещё не вошёл в основное дерево ядра и пока распространяется отдельно.
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>
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>
Строка 202: Строка 203:
* 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.  
* 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 модулей ядра проверяет - нет-ли этого модуля в "черных списках" (blacklist) на загрузку, и если нет, то загружает этот модуль ядра.
* 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 момент загрузки модуля диспетчер модулей ядра ищет в {{path|/etc/modprobe.d/}} информацию о том, с какими параметрами загружать модуль.


* в этот момент загружается прошивка, если она необходима для работы модуля.
* в этот момент, при необходимости, загружается прошивка, нужная для работы модуля.


* в виртуальной файловой системе {{term|/sys}} создаётся информация об устройстве и модуле ядра, работающего с ним, для того, чтобы внешние программы могли получить информацию об устройстве и модуле.
* 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  udev,  который считывает свои правила 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. А также может запускать какие-либо программы, которые могут обеспечивать работу программ, вплоть до подмены идентификаторов вендоров и устройств.
* 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.
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.  
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.
Но теория и практика применения Линукс развивалась и теперь большинство необходимых нод создаются и удаляются динамически.


Строка 220: Строка 221:


=== Команда lsmod ===
=== Команда lsmod ===
*  Часто для того, чтобы понять почему не работает какое-либо устройство, часто надо посмотреть какие модули ядра загрузились в ОЗУ. Это можно посмотреть с помощью команды {{cmd|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>
<source lang=bash>
# lsmod
# lsmod
Строка 340: Строка 341:


=== Команда rmmod ===
=== Команда rmmod ===
* Для того, чтобы выгрузить модуль ядра {{cmd|rmmod имя_модуля}}. Важно заметить, что когда модуль загружен и в данный момент работает с устройством, его нельзя выгрузить.  
* Для того, чтобы выгрузить модуль ядра {{cmd|rmmod имя_модуля}}.  
Важно заметить, что работающий с устройством модуль нельзя выгрузить.


Пример 1:
Пример 1:
Строка 358: Строка 360:
Попытка выгрузки модуля не удалась, так-как он задействован в работе с железом.
Попытка выгрузки модуля не удалась, так-как он задействован в работе с железом.


=== Команда dmesg ===
=== 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}}
* Для того, чтобы посмотреть события, произошедшие с ядром, можно использовать команду {{cmd|dmesg}}


Строка 367: Строка 369:
</source>
</source>
Мы видим последние два сообщения ядра.
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 ===
=== Команда udevadm ===
Строка 409: Строка 427:


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]).
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