PV090: Linux Kernel

Referát je o Linuxovém jádře.

Linux je monolitické modulární jádro, asi nejpoužívanější na světě.

Kde vzít jádro?

• /boot/vmlinuz-$(uname -r) - kompilované komprimované jádro
• distribuční kernel - zkompilovaný nebo i zdroj
• stáhnout z kernel.org
• naklonovat si repozitář
• stáhnout z ftp.linux.cz

Pokud nechcete dělat vývoj jádra, tak si stahujte atuální stable verzi. Tato verze není typicky ta nejnovější. V gitu tyto verze mají cedulku stable.

Konfigurace, kompilace a instalace jádra

• pomocí make(1)
• make help
• víceprocesorojaderné systémy: -j X, X je celé kladné číslo

Konfigurace

• Vykopírování aktuální konfigurace cp /boot/config-$(uname -r)* .config
• make oldconfig: vygeneruje konfiguraci z .config
• make config: interaktivní textová konfigurace
• make menuconfig: grafická terminálová konfigurace, vyžaduje ncurses
• make xconfig nebo make gconfig - grafické (Qt; GTK+)
• a další, viz make help:)

CONFIG_

• číselná hodnota
• textová hodnota
• 1 z N
• y/n
• y/m/n (is not set)

Textová konfigurace

• výběr z možností (velké písmeno default)
• [?] – help + závislosti
• v závorce CONFIG_

menuconfig

Prostředí:

• ---> - má submenu
• --- - submenu nemá položky (třeba protože není povolené)
• */M/ - Y/M/N
• [ ] - možnosti Y/N, někdy jen zapíná submenu
• < > - možnosti Y/M/N
• { } - možnosti Y/M
• - - - vynuceno (něčím)

Ovládání:

• ? - help pro dané menu, položku nebo menuconfig
• Y/N/M - výběr zakompilováno/modul/nevybráno
• ^v posun mezi položkami
• <> dolní akce
• mezerník - provede akci
• enter - vstup do podmenu

Závislosti, jejich splnění, umístění nastavení, … lze vyčíst z nápovědy. Vyhledávat v CONFIG_ je možno stiskem ‘/’. Z nalezených výsledků lze přejít na danou položku pomocí čísla v závorce. Vyhledávání se pak zanoří -> nemusíme se pořát vracet.

Sybsystémy

• Správa procesů - plánování, zdroje
• Správa paměti - virtuální adresace, stránkování, přidělování paměti, swap
• Meziprocesová komunikace
• Ovladače zařízení - hot-plug, rozpoznání zařízení a přiřazení ovladače, zpřístupnění zařízení
• VFS a souborové systémy
• Síť
• (Systémová volání, …)

HW a jiné informace o systému

• lshw(1): vypíše podrobné informace o hw na daném stroji
• lspci(8), lsusb(8), lscpu(1), …: informace o PCI sběrnici a připojených zařízeních, informace o USB a zařízeních, informace o CPU, …
• mount(8): vypíše informace o připojených fs (ale není primární účel programu)
• lsmod(8): dobré pro odhad toho, které moduly potřebujeme

Kompilace a instalace

• make zkompiluje zdrojáky, podle konfigurace
• make modules zkompiluje moduly, podmnožina make
• make cesta/k/modulu

-> kompilace: make -j 4

• make modules_install nainstaluje moduly
• make install nainstaluje jádro

-> instalace: make -j 4 modules_install install

modules_install je potřeba spustit před install protože jinak nám vznikne systém s původními moduly, ale novým jádrem.

Moduly

• kusy kódu, které můžeme načítat do kernelu za běhu
• typicky ovladače zařízení – můžeme kompilovat jako modul nebo zakompilovat do kernelu
• výhody: rozumně velké distribuční kernely, které nemusíme kompilovat; méně použité paměti; jádro modifikovatelné za běhu

Příkazy

• lsmod: vypíše načtené moduly
• rmmod modul, modprobe -r modul: odstraní natčtený modul z jádra, pozor na závislosti
• modinfo modul: informace o modulu (verze, licence, …)
• modprobe modul, insmod cesta/k/modulu: načte modul

Spuštění

• Spouší se zavaděčem (např. EFI/BIOS -> GRUB -> Linux)
• Typicky možno vybírat z více verzí -> Je vhodné udržovat si alespoň jedno funkční jádro:)

Problémy a zkušenosti

• verzování .config
• vytuhlé ve Stratu ještě nic neznamená
• nefunkční síť ještě nic neznamená
• je dobré uložit si lshw funkčního jádra

Parametry příkazové řádky jádra

• pří bootu, v GRUB menu - ‘e’, řádek linux …
• trvale v grub configu
• /etc/default/grub -> /boot/grub2/grub.cfg
• [příkaz na vygenerování distribučně závislý]

Initial RAM disk

• filesystémeček, který se může připojit při bootu
• řeší problém velkých distribučních kernelů
  • při instalaci se nainstaluje jen co je potřeba
• nemusí být v systému všechny moduly
• rozšifrování kořenového svazku
• kernel logování před připojením (šifrovaného) kořene
• nastavení sítě
• může být komprimovaný
• /boot/initramfs-$(uname -r).img
• vygenerování např. pomocí dracut(8)
  • dracut -f -v image kernel-version

System.map

• Soubor se symboly jádra
• Dá se využít k dešifrování zpráv havarovaného jádra
• /boot/System.map-$(uname -r)

Jiná jádra

• GNU Hurd
• FreeBSD
• Minix

Vývoj

Linux is evolution, not intelligent design! – Linus Torvalds, 2005

• kernel development guide

Zdroje

• man
• make help
• referáty: Roman Lacko, Jan Kardaš, Filip Škola, Jiří Novotný, Martin Páleník
• archív referátů
• kernelnewbies.org kernel build
• docs.redhat.com
• arch wiki
• kernelnewbies.org
• ldd3