LPIC201対策 - Linuxカーネルのコンパイル

この記事について

Linux Level 2 取得を目標としている筆者です。
先日 Level 1 を取得しましたが、短期詰め込みの暗記がしんどかったので、Level2はじっくり時間をかけていいから、ちゃんと理解してやっていきたい。

一方で、暗記も暗記で重要。

ということで、理解を深めるためにと、暗記しやすいように、両方の目的で、覚えたことを Qiita に整理してまとめながら受験対策することにしました。

この分野で覚えること

ファイル・ディレクトリ関連

/usr/src/linux 配下

/usr/src/linux/ は、カーネルのソースやビルドに必要なディレクトリ・ファイルを置いてあるディレクトリです。

ディレクトリ	中身(格納しているもの)
kernel/	カーネル本体のソース
Documentation/	カーネルのビルドやインストール時に参照する資料
arch/	アーキテクチャ（x86_64, i386など）固有のコード
drivers/	デバイスドライバ
fs/	ファイルシステム
include/	インクルードファイル（他のファイルから呼び出すコードのまとまり）
mm/	メモリ管理
net/	ネットワーク

ファイル	中身
.config	カーネルをビルドするための各種設定（make config や make menuconfig で行った実際に行った設定を保存）
Makefile	makeコマンドの動作やカーネルのバージョンを記述

/boot 配下

ファイル	中身	詳細
/boot/System.map-x.x.x	カーネルのアドレスマップ	カーネルがメモリ上に展開される際、シンボルとアドレスのマッピングを記述したファイル
/boot/vmlinuz-x.x.x	カーネルイメージファイル	zImage形式と、bzImage形式がある
/boot/config-x.x.x	ビルド時のカーネル設定	- /usr/src/linux/.config のバックアップ - make oldconfig で読み込む「現在動いているカーネルの設定」はこれ
/boot/initrd.img-x.x.x	初期RAMディスクイメージ

その他

ディレクトリ	中身
/lib/modules/x.x.x/	カーネルモジュールのインストール先

個人的に、/bin/ とよく間違える。カーネルモジュールなので lib。

初期RAMディスクについての基本知識

初期RAMディスクとは

システムの起動時に、ブートプロセスを段階的に行うために使われる。

古いディストリビューションでは initrd 形式が使われていたが、最近のディストリビューションでは initramfs 形式が主流になっている。

しかしGRUB2の設定ファイルでは、起動時に使用する初期RAMディスクのイメージファイルを指定する項目の項目名は initrd になっている。。。

作成コマンド

dracut

mkinitrd

• gunzip と mount コマンドで中身を参照できる

mkinitramfs

• cpioアーカイブを利用して初期RAMディスクを作成

### 初期RAMディスク（バージョン x.x.x）を作成
# mkinitramfs -o initrd.img.gz x.x.x

# ls
initrd.img.gz

### gunzipで解凍
# gunzip initrd.img.gz
initrd.img

### cpio を使って書き出し
cpio -id < initrd.img

##### cpiokomando のオプション解説
### -i コピーインモード（アーカイブからの展開）
### -d ディレクトリを作成

# ls
bin/ conf/ etc ... # など、initrd.img から展開されたディレクトリができている

以下の要領で実行（/boot/initrd.img は作成先）
mkinitramfs -o /boot/initrd.img x.x.x

make コマンド

そもそも make コマンドとは

make コマンド自体は、ソースファイルをコンパイルするための一般的なコマンドだが、これを使ってカーネルをコンパイルすることができる。

コマンド実行時の手順は、 /usr/src/linux/Makefile の記述に従う。

試験対策上は、このコマンドのターゲット（サブコマンド的なもの？）がよく出題されるようなので以下に整理。

初期化 → 設定 →　ビルド →　配置（インストール）のじゅんに行うよ。

make コマンドのターゲット

削除系

まずはこれをたたいて設定を初期化する。

ターゲット	意味
clean	設定ファイル(.config)を除いて一時ファイル等を削除
mrproper	設定ファイル(.config)を含めて一時ファイル等を削除

config (設定ファイルの作成) 系

次にこれをたたいて、設定ファイルを作成

ターゲット	意味
config	対話的に設定を実施
menuconfig	ターミナル上のGUIで設定
xconfig	X上のGUIで設定
deconfig	デフォルト状態の設定ファイルを作成
oldconfig	現在動いているカーネルの設定を引き継いだ設定ファイルを作成

ビルド系

設定ファイルに基づきビルド

ターゲット	意味
all	カーネル本体およびカーネルモジュールをビルド （ターゲットなしと同じ）
modules	カーネル本体は含めずカーネルモジュールをビルド

install (配置) 系

そして配置。
通常は modules_install でカーネルモジュールを配置してから、 install でカーネル本体をインストールする。

ターゲット	意味
modules_install	カーネルモジュールをシステムに適切に配置
install	ビルドしたカーネルの本体をシステムに適切に配置

配置とは具体的にどういうことなのか

以下をうまいことやってくれるそうです

• ビルドされたカーネルを /boot に移動
• ファイル名（カーネルイメージ等）にバージョンをつけてリネーム
• ブートローダに新しいカーネルを使った起動設定を追加
• （必要な場合）初期RAMディスクのイメージを作成

カーネルモジュールは最終的には /lib/modules/x.x.x/ に置く。modules_install を使うと、ここまでやってくれる。

古いカーネルイメージは、バックアップとして残しておくことが推奨。（makeコマンドで勝手に消されることもない）

pkg (パッケージ作成) 系

ターゲット	意味
binrpm-pkg	ソースを含まないrpmパッケージを作る
rpm-pkg	ソースを含むrpmパッケージを作る
deb-pkg	ビルド済みDebianパッケージを作る

その他の暗記事項

用語	意味
DKMS	Dynamic Kernel Management System。カーネルのアップグレード時に、自動的にカーネルモジュールをリビルドできる。

カーネルのバージョンの読み方

• 2.6より前
  • x.y.z の y 部分が奇数だと開発版、偶数だと安定版
• 2.6以降
  • 上記の区別なし。単純にハイフンや記号がついていなければ安定版

カーネルのリリースサイクル

以下のカテゴリを、順に格上げしていく

カテゴリ	意味
prepatch	リリース候補（RC）。テストが必要な新機能が含まれている。
mainline	リーナス・トーヴァルズ氏が数ヶ月ごとにリリースする安定版。（リリースされた時点で、安定版の第0版とみなされる
stable	mainlineの後にリリースされる安定版（mainlineの不具合の修正など）
longterm	stableの中から選ばれ、約2年間という長期にわたってバグフィックスが行われる

以上！

勉強が進んだら適宜追記・修正などしていきます。