You cannot use a computer WITHOUT compiling the OS kernel with your own hands.
– The Linux Kernel HOWTO
Jádro operačního systému je základní část operačního systému, která ovládá zdroje a poskytuje služby dalším částem OS a uživatelským programům (memory management, interrupts handling, task scheduling, dispatching, intertask communication, virtual file system, network interface etc.).
Historii linuxového jádra začal počátkem 90. let tehdy zhruba dvacetiletý Linus Torvalds studující na Helsinské univerzitě informatiku. Je notoricky známé, že si chtěl napsat vlastní UNIX, po vzoru Minixu, běžící na PC i386. V jednom z prvních e-mailů, kde je Linux (tehdy ho ovšem chtěl pojmenovat Freax) zmíněn, napsal: It is NOT protable (uses 386 task switching etc), and it probably never will support anything other than AT-harddisks, as that's all I have :-(. Linus se rozhodl šířit Linux pod licencí GNU GPL, což jistě podpořilo ochotu dalších lidí na něm spolupracovat.
První stabilní verze 1.0 z roku 1994 podporovala sítě TCP/IP, SCSI zařízení. Tarball měl < 1 MB. Mimo jiné vylepšení správy paměti, vlákna na úrovni jádra a podpora modulů vedla k povýšení na verzi 2.0 a nabobtnání zdrojáků na téměř 5 MB. Bylo to v roce 1996, stejně jako zrození Tuxe. Počátkem roku 1999 byla oficiálně vypuštěna verze 2.2 (více než 12 MB) s vylepšenou podporou CD-ROM a výměnných médií, frame bufferem, širší paletou FS. Verze 2.4 (20 MB) zvládá 64 GB operační paměti na intelovské architektuře, žurnálovací FS, modernější firewall (iptables).
Na dveře klepe jádro 2.6, jehož zabalené zdrojové kódy mají více než 30 MB, a v už tak těžkém batohu přináší navíc:
/sys) reprezentující jádrem ovládaná zařízení (např. jméno
zařízení, IRQ, stav napájení).
Moduly (Loadable kernel modules), všemi milované, umožňují dynamicky zavádět další funkce do jádra, které nejsou staticky slinkované v době kompilace. Jako modul je vhodné mít funkce, které nejsou potřeba při "běžném běhu systému" nebo třeba obsahují nový kód, který chceme testovat.
Stojí to režii, která je zanedbatelná v porovnání s výhodami: lze je kompilovat samostatně, umožňují snadnější odhalování chyb než kód jádra, úspora paměti, rychl. start systému. Jakmile je modul nahrán, stává se regulérní součástí jádra a může tedy shodit jádro stejně jako jakýkoliv jiný kód jádra nebo ovladače.
O automatické nahrávání modulů se stará démon kerneld, ručně
můžete pomocí příkazu modprobe (případně agresivnější, bez kontroly
verze a závislosti insmod). Module-HOWTO.
– formát tří čísel x.y.z
Speciálně jsou označeny testovací verze nadcházející stabilní verze např. 2.6.0-test1.
čísla posledních verzí: stabilní 2.4.22 a ve fázi mrazení vývojové 2.6.0-test6 (i když by někteří raději viděli 3.0)
The Linux Kernel Archives
http://www.kernel.org/ (vhodnější je využít mirror, např. http://www.linux.cz/ :)
Tzv. Vanilla verze jádra (přímo od Linuse), na ni "pasuje" většina patchů.
Patchované od distributora, obvykle v balíčku kernel-source
(bezpečnost, podpora více FS, ovladače apod.). Víhoda balíčků je, že by za vás
měli pohlídat závislosti. Debian nepachuje.
Aby bylo přizpůsobené systému.
Zdrojové texty, cc resp. gcc, as (překladač asembleru z balíčku
binutils), as86 (dev86, příp. bin86),
make (make), glibc + hlavičkové soubory (ne knihovny :) glibc-devel,
glibc-kernheaders, tar, bzip2, pro konfiguraci
pomocí menuconfig ncurses (i ncurses-devel), patch. Více a přesně pro
vaši verzi jádra v Documentation/Changes.
Připravený skript (scripts/ver_linux) vypisuje verze programů, které
máte nainstalované.
© 2001 Richard West
linux/Documentation – dokumentace
linux/arch – podadresáře pro každou podporovanou architekturu
linux/drivers – největší část kódu jádra – ovladače
linux/fs – virtuální FS, podadresáře pro každý FS
linux/init – version banner vypisovaný při startu systému a boot kód
linux/kernel – hmm, co by tady mohlo být?
linux/lib – "náhrady" knih. funkcí C (errno, string)
linux/mm – paging, swapping, (de)allocation, memory mapping
linux/scripts – menuconfig a další užitečné skripty (ver_linux)
download, příprava
Důvěřuj, ale prověřuj – můžete si stáhnout přímo z kernel.org soubor
vase_verze.sign pro kontrolu signatury. Pokyny najdete na stránce,
na kterou je v souboru uveden odkaz.
Zdroje jádra patří do adresáře /usr/src/linux/ (lepší
/usr/src/linux-verze/ a symlink). Můžete ale kompilovat
v libovolném adresáři. Pokud chcete verzi z balíčku, tak lepší než upgrade
je instalace, smazat starší můžete, až všechno pošlape.
bzip2 -dc linux-verze.tar.bz2 | tar xvf - ln -s linux-verze linux
Na zdrojáky před kompilací pust'te make mrproper.
Rozhodně pokud jste před chvilkou nakopírovali novější release na původní, co
byl v /usr/src/linux/, nebo máte zdrojáky od RedHatu. Máte
zálohu souboru .config?
Také je vhodná doba aplikovat patche. A už oficiální mezi
jednotlivými release (připravené pro Vanilla verze) nebo jiné záplaty (FS,
crypto, driver, Alan Cox "test bed for Linus' kernels" patches aj.).
Doporučuje se použít příkaz patch -p1 –-dry-run, další
možnost je skript scripts/patch-kernel.
bzip2 -cd ../patch-verze.bz2 | patch -p1
Četl jsem:
Eg, patch-2.4.8-pre2 goes on top of an unpacked 2.4.7 tarball, *not* on top
of a patched 2.4.8-pre1 kernel. Ale tenhle postup se mi u 2.6.0 neosvědčil.
Patche 2.6.0-testX jsem postupně aplikoval na 2.5.75, bez chybové hlášky.
Čtěte příslušná README! Každopádně patch -R může v nejisté
situaci pomoci.
make [menu|x|old]config
make config je "hardcore", make menuconfig
je přehledný způsob (ncurses), make xconfig obdoba vyžadující Xka
+ Tcl/Tk, pozor, vše se nastavuje pomocí myši ;), make oldconfig je
vhodné pro upgrade s nastavením pouze nových voleb. Konfigurace je v souboru
.config, je vhodné ho proto zálohovat.
Význam důležitých konfiguračních voleb viz [4].
Pokud hodláte překládat vícekrát stejnou verzi jádra s různou konfigurací, je rozumné vyplnit parametr EXTRAVERSION v souboru Makefile (na něco srozumitelného např. -noipv6).
make dep clean
make bzImage
kontrola závislostí; úklid; vytvoření obrazu jádra; pokud máte
jádro schopné provozu bez modulů, můžete zadat make bzdisk (místo
make bzImage), čímž vytvoříte disketu, ze které můžete zkusit
nabootovat. I když je to ve spoustě dokumentace jinak, ušetřit čas
u novějších verzí můžete vynecháním clean. A dokonce bude
zbytečné i make dep; o čem se časem budou dělat referáty?
v případě, že chcete (chcete!) moduly, pak také
make modules
Ovladač IDE jako modul není rozumné, chcete-li z disku bootovat,
narozdíl od floppy. Pokud máte některé ovladače v modulech, ale
potřebujete je už při startu jádra, máte možnost použít initrd – ram
disk, do kterého si při startu jádro může šáhnout. Obraz ramdisku
vytvoříte příkazem mkinitrd.
Nyní je vhodné státi se rootem (práva pro zápis do
/lib/modules/.
make modules_install
Verzí zdrojáku je dost, překlad je složitá záležitost, kroky se mohou mírně lišit. Podívejte se na konkrétní postup do dokumentace dodané s vaší verzí! Aspoň to README ;-)
Jste si jisti, že vaše "záchranná disketa" neslouží jako podšálek? Odvážní mohou pokračovat i tak...
Istalací se rozumí přinucení vašeho zavaděče (angl. boot loader, nikoli boot manager; několik v abecedním pořadí: Grub, Gujin, LILO, Nuni) nalézt při startu systému to správné místo na disku, kde máte požadované jádro, které má zavést do paměti. BTW existuje projekt http://www.linuxbios.org/ – zavaděč postavený na kernelu, ale to už se nám to moc zamotává :-)
cp arch/i386/boot/bzImage /boot/vmlinuz-kernel.version.number
cp System.map /boot/System.map-k.v.n
System.map – info about the entry points of the functions you compiled into your kernel and de-bug information. Mapuje adresy v jádře na symboly, vy se bez něj obejdete, ale některé programy (ps, top, klogd) ho potřebují, aby mohly vypisovat některé informace o běžících procesech.
Upravit linky na nové soubory:
/usr/src/linux # soft link linux -> linux-stara-verze-jadra
/usr/src/System.map
Na tomto místě se doporučuje přidat ve svém boot loaderu položku
se starším kernelem (/etc/lilo.conf), jistota je jistota. Pro naše
počítače, kde je i systém druhé skupiny, ještě položku pro boot jejich
jádra!
/sbin/lilo
Občas bývá zapomenuto. Pak je pravděpodobné, že nabootujete starou verzi jádra nebo nenabootujete vůbec, bylo-li už na disku přepsáno. To se pak člověk může divit, že se nové jádro chová stejně jako staré :) Zavaděče jdoucí na FS (Grub) tento problém neznají.
Restart s troškou napětí. Kontrola, co je vlastně nastartováno
(viz nástroje), pár bezesných nocí, jestli to pořád funguje, a je to. Rescue
disc (bzdisk nebo mkbootdisk).
make rpm; make clean
Obdoba make rpm na Debianu – nástroj
make-kpkg, který postup kompilace automatizuje a výsledkem
kompilace je deb balíček. Ten obsahuje jádro, moduly, System.map...
a navic ví, kam co do systému příjde.
Výhody: soubory jadra jsou podchyceny balíčkovacím systémem a tedy lépe spravovatelné; méně práce při nutnosti instalovat jádro na víc mašin.
root= určení zařízení, na kterém se nachází / (kořen FS). Např. /dev/nfs, /dev/ram
ro (mount / readonly) narozdíl od rw
nfsroot= adresace / na NFS
mem= vnucení jádru kolik si má myslet, že máme paměti
acpi= pouze hodnota off pro vypnutí subsystému ACPI
debug vypisovat zprávy jádra pomocí printk(), nejen na disk,
ale i na konzoli
quiet něco jako opak předchozího, minimum hlášení, např. nic
o detekci hw při bootu
init= co má jádro spustit jako init program, např. /bin/sh
panic= kolik vteřin čekat před restartem systému, pokud
došlo k interní chybě jádra
vga= nastavení obrazovky (ještě před startem jádra), např.
80x50 nebo ask (Documentation/svga.txt)
A další jako parametry ovlivňující ramdisk, např.
noinitrd, chování sběrnice PCI, Video Frame Buffer,
SCSI zařízení, viz BootPrompt-HOWTO.
uname(1) – print system information
dmesg(8) – print or control the kernel ring buffer
lsmod(8) – list loaded modules
(co nahrát hned při bootu: /etc/modules.autoload,
/etc/modules v Debianu)
[2] Index of Documentation for People Interested in Writing and/or Understanding the Linux Kernel
[3] Poznámky k jádru Linux 2.4 (Kamil Toman, Martin Mačok)
[4] Seriál Triky pro začátečníky (Leoš Literák)
[5] Překládáme jádro (Zdeněk Pytela)
[6] Seriál Báječný svět Linuxu 2.6 (překlad článku Josepha Praneviche od Davida Häringa)
[7–999] Nestačí?
Referát do předmětu PB090 UNIX – seminář ze správy systému, 1. 10. 2003