Загрузка любой современной операционной системы, это сложный многоступенчатый процесс. В различных дистрибутивах Linux процесс загрузки может несколько изменяться, но общая схема примерно одинакова и состоит из следующих стадий:
- При загрузке с дискеты или НЖМД загрузчик читается из первого сектора физического носителя;
- При загрузке с CD/DVD – из первого сектора образа загрузочного диска, размещённого в структуре данных CD;
- При сетевой загрузке – из первого сектора образа загрузочного диска, скачиваемого с сервера по протоколу tftp.
Выполнение кода BIOS. Инициализация оборудования. Выбор загрузочного носителя. Считывание в ОЗУ начального загрузчика и передача управления на него. Начальный загрузчик обычно занимает один сектор на диске и ограничен размером 384 байт (512 байт – сектор диска, минус 128 байт – таблица разделов). В зависимости от типа загрузочного устройства загрузочный сектор может считываться из разных мест:
На экране на этом этапе отображается информация о версии BIOS, процессе проверки ОЗУ, найденных жестких дисках. Код начального загрузчика слишком мал, чтобы включать в него функции информационной печати, но он может выдавать короткие сообщения об ошибках.
Считывание в память основного загрузчика (GRUB, LiLo, NTLDR) и выполнение его кода. Поскольку начальный загрузчик очень мал, то, как правило, в его код жестко прописывают сектора, из которых надо прочитать код основного загрузчика. На НЖМД это может быть пространство между МБР и первым разделом на диске (нулевая дорожка). На дискете и при использовании образа диска при загрузке с CD и по сети – основной загрузчик может располагаться сразу вслед за первичным загрузчиком и занимать весь объём образа.
Загрузка ядра (vmlinuz) и вспомогательного образа диска (initrd). Основной загрузчик достаточно интеллектуален, чтобы найти в файловой системе конфигурационный файл, файл с образом ядра и файл с образом вспомогательного диска. При необходимости образ ядра распаковывается в ОЗУ, формируется область памяти, содержащая параметры, передаваемые из загрузчика в ядро, в том числе адрес образа вспомогательного диска.
Вспомогательный диск необходим современным Linux системам из-за модульности ядра и содержит драйверы (ATA, NFS, RAID и т.п.), необходимые для получения доступа к основной файловой системе.
На этом этапе создаётся процесс с pid=1 , в котором происходит выполнение скрипта init , находящегося в корневом каталоге вспомогательного диска. Параметры, передаваемые ядру, фактически передаются в init , как аргументы командной строки.
Скрипт содержит загрузку необходимых драйверов в виде модулей ядра, создание временных файлов устройств в каталоге /dev для доступа к этим модулям, сканирование дисковых разделов для обнаружения и инициализации RAIDов и логических томов. После инициализации логических дисков делается попытка смонтировать корневую файловую систему, заданную параметром root= . В случае бездисковой сетевой загрузки делается попытка подключить корневой каталог по NFS.
На экран выдаются сообщения о загрузке драйверов и о поиске виртуальных томов подсистемы LVM. Этап завершается перемонтированием корневого каталога на основную файловую систему и загрузку в процесс с pid=1 основной программы /sbin/init (или её аналога).
В классическом UNIX"е и старых версиях Linux (примерно до 2012 года) программа init считывает конфигурационный файл /etc/inittab , инициализирует текстовые консоли и, как правило, запускает необходимые службы с помощью набора скриптов, расположенных в каталогах /etc/init.d и /etc/rc*.d . В современных дистрибутивах Linux в файле /sbin/init находится более современная программа запуска служб. Наиболее популярными из подобных программ являются upstart и systemd , которые позволяют существенно сократить время этого этапа загрузки.
На экран на этом этапе выдаются строки, сообщающие о запуске служб, и информация об успешности данного процесса ( или ).
Загрузчик GRUB
Загрузиться с установочного диска в режим восстановления - Rescue mode. Для этого в момент загрузки на приглашение boot: необходимо ввести linux rescue
Если всё пойдёт нормально, то корневой каталог основной системы будет смонтирован в /mnt/sysimage , загрузочный каталог в /mnt/sysimage/boot . Кроме того текущие каталоги /proc , /sys и /dev будут смонтированы в соответствующие подкаталоги /mnt/sysimage . Если это не случится, то придётся проделать эти операции вручную.
Когда все каталоги смонтированы, можно сменить корневой каталог
#если выяснится, что вы что-то забыли смонтировать, то можно выйти по ^D chroot /mnt/sysimage
и пересобрать initrd
#копируем старый файл cp -p /boot/initramfs-$(uname -r).img /boot/initramfs-$(uname -r).img.bak #создаём новый dracut -f #если версия ядра в основной системе отличается от версии на установочном диске, указываем её явно dracut -f /boot/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img 2.6.32-358.el6.x86_64
#копируем старый файл cp -p /boot/initrd-$(uname -r).img /boot/initrd-$(uname -r).img.bak #создаём новый mkinitrd -f -v /boot/initrd-$(uname -r).img $(uname -r) #если версия ядра в основной системе отличается от версии на установочном диске, указываем её явно mkinitrd -f -v /boot/initrd-2.6.18-371.el5.img 2.6.18-371.el5
Cd / sync telinit 6
Полный пример с драйвером i2o_block (SCSI адаптер Adaptec 2010S), который не загружается автоматически. Пример выполняется в CentOS 5, поскольку в стандартном ядре CentOS 6 поддержка этого драйвера отключена.
После загрузки с CD в Rescue mode выдаётся сообщение, что Linux разделы не найдены и их надо монтировать самостоятельно.
#Загружаем драйвер insmod i2o_block #Проверяем, что всё сработало lsmod .... dmesg ... #Создаём файлы устройств на основе информации в dmesg mkdir /dev/i2o mknod /dev/i2o/hda b 80 0 mknod /dev/i2o/hda1 b 80 1 mknod /dev/i2o/hda2 b 80 2 #Активируем VolumeGroup lvm vgchange -a y #Монтируем тома mkdir /mnt/sysimage mount /dev/mapper/VolGroup00-LogVol00 /mnt/sysimage mount /dev/i2o/hda1 /mnt/sysimage/boot #Монтируем спецкаталоги mount --bind /proc /mnt/sysimage/proc mount --bind /dev /mnt/sysimage/dev mount --bind /sys /mnt/sysimage/sys
Далее по инструкции, только при создании образа диска надо указать программе mkinitrd дополнительную опцию --preload=i2o_block и отключить сервисы readahead , поскольку они приводят к зависанию драйвера i2o_block:
Chkconfig early-readahead off chkconfig later-readahead off
В прошлый раз мы говорили о том, что происходит при загрузке Linux: вначале стартует загрузчик, он загружает ядро и развертывает временный диск в оперативной памяти, ядро запускает процесс init, init находит настоящий корневой диск, производит такой хитрый переворот - вместо временного виртуального диска на это же самое место в корневой каталог монтируется реальный диск, с этого реального дисков процесс init загружает в себя другой init, который есть на этом реальном диске. После всех этих операций UNIX переходит в состояние обычной работы.
В этой лекции я расскажу, что делает классическая программа init в сочетании со скриптами rc.d в стиле System V (Систем пять). System V - это классическая версия UNIX на которой построены коммерческие UNIX.
Судя по названию, rc.d это некий каталог. Есть такая традиция UNIX - если вся конфигурация чего-либо умещается в один файл, и он называет config, то при разбиении его на отдельные файлы, которые подключаются к основному, создают каталог с аналогичным именем и добавляют к имени.d – config.d. Буква d означает, что это директория и там лежат вспомогательные части конфигурационного файла. У формата конфигурационных файлов программы init есть две традиции: вариант System V, в котором каждая деталь конфигурации держится в отдельном файле в каталоге rc.d, и традиция BSD систем, в которой есть один файл /etc/rc, содержащий много скриптов и переменных, которые отвечают за поведение системы.
В любом случае, при старте системы у нас создается процесс с PID=1, в котором запущена программа, которая называется init. Как вы видели в прошлый раз, если программу init убить, то ядро впадает в панику и прекращает всяческую работу.
Классический System V init читает файл /etc/inittab и выполняет ряд предписаний, которые прописаны в этом файле. Inittab этот текстовый файл каждая строка которого, это, по сути дела, одна команда или какое-то правило поведения. Inittab выглядит так:
id:3:initdefault:
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now
Вначале строки стоит метка. В чем большой смысл этой метки я не очень понимаю. Можно считать, что это простой текст и все. Вторым пунктом стоит либо так называемый уровень загрузки, либо пустое значение. Уровень загрузки - это либо одно число от 0 до 6, либо список чисел через запятую. Дальше идет некое действие. Действия бывают следующие: wait, respawn, sysinit, ctrlaltdel. Есть и другие действия, но это самые используемые. Наконец, в конце строки написана некая команда с именем исполняемого файла и аргументов, которые этой команде надо передать.
Действие sysinit выполняется однократно при старте системы.
Действие ctrlaltdel это на самом деле не совсем действие – это обработчик сочетания клавиш control alt del. Само нажатие перехватывается ядром системы, и информация об этом пересылается в процесс init, который должен выполнить определенную команду. Например, может быть выполнена команда shutdown, которая выполнит выключение компьютера. В принципе сюда можно прописать любую другую программу, например, echo, которая после нажатия control alt del будет выдавать на все терминалы системы какое-нибудь сообщение. камина консолью так
Действие wait означает, что необходимо запустить команду, дождаться пока она закончится и только после этого продолжить обработку следующих строк. Не знаю, могут ли запускаться такие действия в параллель. Скорее всего, нет.
Действие respawn означает, что надо запустить программу и не дожидаясь ее завершения, перейти в дальнейшем действиям. Если эта программа в последующем завершится, то необходимо ее рестартовать.
Итак, есть однократное выполнение с ожиданием результатов и многократное выполнение в асинхронном режиме – запустились, дождались пока закончить, запустили слова.
Уровни загрузки - это некая условность, которая позволяет управлять загружаемыми службами. Ближайший аналог в windows – это загрузка в безопасном режиме, когда грузится только ограниченное число драйверов и стартует минимальное количество служб, загрузка с отладкой, когда каждое действие дополнительно протоколируются и обычная полноценная загрузка.
В Linux по традиции выделяется 6 вариантов загрузки. Это деление довольно условно.
0 и 6 это выключение. 0 - полное выключение электричество, а 6 - режим перезагрузки.
4 в Linux вообще пропущен
Остаются четыре уровня загрузки:
1 - однопользовательский режим. Если передать загрузчику ключевое слово single, то мы окажемся в однопользовательском режиме, где запущен только один процесса и это шелл администратора системы. Этот режим используется для восстановления системы.
3 - нормальный многопользовательский текстовый режим, когда запущены все службы, работает сеть, работают все драйверы.
2 - тоже текстовый режим, но без подключения сетевых дисков. Дело в том, что традиционные сетевая файловая система nfs, которая используется в UNIX, чрезвычайно устойчива к повреждениям сети. Если мы выключили файловый сервер или обрезали сетевой кабель, то сетевая файловая система nfs будет предпринимать многочисленные попытки восстановиться и эти попытки настолько длительны, что я ни разу не смог дождаться времени, когда же наконец появится сообщение об ошибке. Возможно это произойдёт через час, а может и через 6 часов. Всё это время драйвер nfs будет держать компьютер, не давая ничего сделать. Поэтому, если у нас упала сеть или файловый сервер в настройках написано, что при старте необходимо подмонтировать внешние диски, то попытка загрузится в полноценный режим приведёт к тому, что у вас все зависнет. Для этого случая и предусмотрен второй вариант загрузки - все как в третьем, только сетевые диски не подключаются. Сам сетевой адаптер работает, IP адрес назначается, интернет доступен.
5 - то же самое что и 3, но с запуском x window - графического интерфейса.
режим 2 включает себя 1 + многопользовательский режим. 3 включает 2 + монтирование сетевых файловых систем. Наконец, 5 включает в себя 3 + запуск графической подсистемы. Будет ли это реализовано последовательно или нет - это проблема дистрибутива. Вообще говоря, администраторы могут самостоятельно настроить файл inittab так, чтобы эти режимы запускались последовательно, а можно сделать так чтобы все было абсолютно независимо - переключаясь в очередной режим, убираем все что было сделано на предыдущем шаге, и настраиваем все с нуля.
Рассмотрим строки реального файла. Они очень просты.
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
Запускается какая-то программа, которая должна выполнить все необходимые действия, которые ожидаются на третьем уровне. Наверно, на третьем уровне нужно настроить сетевые интерфейсы, запустить драйвер терминалов, стартовать какие-то службы. Только после того, как всё этого завершится мы сможем работать в системе. Поскольку надо дождаться завершения запуска, мы выбираем действие wait.
Программа запуска называется rc и запускается с номером уровня в качестве параметра. Сама программа init достаточно простая. Она умеет построчно читать свой файл с простым синтаксисом и стартовать новые процессы, запуская какие-то вспомогательные программы. Вся логика уровней загрузки спрятана в скрипте rc. Запустив rc с параметром 3 мы перейдем на третий уровень, с параметром 5 - на пятый.
Программа rc тоже очень простая. Это скрипт который выполняет все файлы в каталогах, соответствующих уровню загрузки, например, /etc/rc3.d/. В этих каталогах находятся исполняемые файлы, которые принимают один параметр - либо start, либо stop. Если файл запущен с параметром start, то он стартует службу, если с параметром stop, то останавливает её. Например, network start будет настраивать сетевые интерфейсы, а network stop будет переводить интерфейсы в выключенное состояние. Кроме сетевых интерфейсов есть скрипты подключения/отключение сетевых файловых систем, запуска/остановки сервисов и т.д.
Имена файлов в каталогах построенным по определенным правилам. Они начинаются либо с буквы K либо с буквы S, за которыми идет число и имя службы.
Скрипт rc просматриваем содержимого каталога rc3 и выбирает оттуда все файлы которые начинаются с буквы K (kill). Файлы упорядочиваются в порядке возрастания номера и выполняются с параметром stop. Потом те же действия выполняются с файлами на букву S (start), которые запускаются с параметром start. Вот в общем и вся процедура перехода на определенный уровень.
Можно предположить, что в каталоге /etc/rc0.d/ лежат только файлы, начинающиеся на букву K, поскольку при выключении надо все остановить, а в каталоге /etc/rc1.d/ будет один файл на буку S для запуска консоли администратора.
Для простоты программирования есть отдельный каталог /etc/init.d/, в котором лежат те же самые файлы только без буквы цифр в начале имени. На самом деле, файлы в каталогах уровней это просто символические ссылки на основные файлы. Так /etc/rc3.d/S10apache это ссылка на файл /etc/init.d/apache. Буквы и цифры в названии ссылок нужны для того, чтобы скрипт rc вызвал их в нужном порядке и с нужными аргументами.
В системах, которые построены по такому принципу, чтобы стартовать или остановить какую-либо службу в каталоге /etc/init.d/ надо найти файл который, который ей соответствует, и запустить его с параметром start или stop. Чем не нравится запускать службы именно таким способом - явно вызывая скрипты. Дело в том, что в командной строке linux замечательно работает автодополнение. С его помощью очень быстро можно ввести путь до файла запуска.
Чтобы спрятать от пользователя конкретную реализацию поверх системы скриптов и символических ссылок написаны две вспомогательные программы.
Программа chkconfig позволяет манипулировать символическими ссылками на соответствующие скрипты. Чтобы посмотреть, что стартует, а что останавливаться на каждом из уровней можно воспользоваться командой ls и выдать список скриптов в соответствующем каталоге, но проще воспользоваться командой chkconfig –list. Программа chkconfig пробегает по всем каталогам rc и выдает список того что стартует, а что останавливается на каждом уровне. Если мы хотим, чтобы при старте системы у нас что-то автоматически стартовала определенная службу мы выполняем chkconfig <имя службы> on и скрипт создает ссылку для запуска в нужном каталоге и с правильным именем. Запуск chkconfig <имя службы> off приводит к удалению ссылки для запуска и созданию ссылки для остановки. Таким образом программа chkconfig позволяет управлять списком служб, которые стартуют в момент старта системы.
Ещё одна программа - service используется для ручного запуска и остановки служб. Service это обертка, которая позволяет не обращаться напрямую к скрипту, а указать имя службы и сказать хотим мы ее стартовать или остановить. В bash, который я использую, нет автодополнения для команды service, поэтому мне проще набрать путь к скриптам.
В стартовых скриптах аргументы start и stop должны обрабатываться обязательно. Кроме того, можно придумать какие-то свои аргументы, которые будут делать что-то полезное.
В большинстве скриптов реализована опция status, которая показывает запущена служба или нет. Когда мы выполняем start, то скрипт после успешного запуска службы получает ее идентификатор PID и записывать его в определенный файл. По команде stop файл удаляется. Обычно такие файлы создаются в каталоге /var/run/. Команда status проверяет есть ли такой файл. Его нет, то сообщает, что служба не запущена. Если файл есть, то она извлекает из него идентификатор процесса и проверяет текущий список процессов. Если этот идентификатор присутствует все запущено, если программа по каким-то причинам поломалась, то статус выдаёт, что была сделана попытка запустить эту службу - файл существует, но сама служба не запущена.
Опция restart последовательно выполняет внутри скрипта две команды – сначала stop, а потом старт. Это совершенно необязательная команда - просто удобная. Наконец, есть службы, которые позволяет на ходу перечитать какие-то конфигурационные файлы. Для них добавляют команду reload, задачей которой является отправка службе сигнала о том, что конфигурация изменилась. Отдельный случай, команды save и load для сохранения конфигурации брандмауэра.
Если администратор системы вместо остановки или старта отдельных службы хочет всю систему перевести на определенный уровень, то этого можно достичь одним из двух способов. Можно вызвать прямо программу /sbin/init. Если ее вызвать с определенным числом в качестве параметра, то она выполнит все инструкцию из файла inittab, для которых прописывал соответствующий уровень. Если запустить, например, /sbin/init 1, то init найдет в своем конфигурационном файле все строчки, в которых есть уровень 1 и выполнит их. В некоторых системах команда shutdown реализована как /sbin/init 0, поскольку нулевой уровень соответствует остановке системы. В последнее время для перехода между уровнями появилась специальная программа под названием telinit, которая является ссылкой на init. Её задача – переслать процессу init сигнал о том, что администратор желает перейти на определенный уровень. telinit q сообщает init о том, что надо перечитать файл inittab. В старых системах это достигалось посылкой сигнала SIGHUP процессу с PID=1 (kill –HUP 1).
Ещё несколько строк в inittab, это запуск терминалов
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
Для того, чтобы обеспечить диалоговую доступ к системе, вы inittabе может присутствовать некоторое количество строчек такого рода. 2345 это уровни, на которых надо запускать команду, respawn означает, что программу надо перезапускать в случае завершения. Программа getty – это программа управления терминалом. Традиционно терминал в UNIX называется телетайпом, поскольку первыми терминалами были электрические пишущие машинка. Соответственно, tty это сокращение от телетайпа. Mingetty – программа, которая умеет работать с виртуальными терминалами на персональном компьютере. Она умеет настраивать драйвер терминала, а в качестве параметров получает имя устройства терминала, который надо настроить. В каталоге /dev/ есть файл устройства tty1, который соответствует первому виртуальному терминалу. Если бы у нас был модем и мы хотели бы инициализировать его момент загрузки, то могли бы вызвать getty с параметром ttyS0, который соответствует порту COM1. При инициализации модема можно было бы задать дополнительные параметры: скорость соединения 19200 бод, 7 или 8 бит в байте, четность, количество стоп-битов.
S0:2345:respawn:/sbin/getty ttyS0 19200 8 n 1
В прошлый раз я рисовал цепочку, в которой процесс вызовом fork делаются свою копию, дочерняя копия вызовом exec загружает в свою память другую программу, а после завершения сообщает об этом родительскому процессу.
Текстовые пользовательские сеансы устроены на таких цепочках: сначала init делает свою копию и запускает в ней программу mingetty. Mingetty инициализирует терминал и клавиатуру, а потом запускает в том же процессе программу login. Login выводит на экран приглашения на ввод имени и пароля и, если все прошло успешно то назначает себе привилегии пользователя и в том же процессе, затирая самого себя, запускает интерпретатор пользователя, например, bash. Когда пользователь набирает команду exit, то интерпретатор завершает жизненный путь этого процесса. Когда процесс завершается, init получает об этом сигнал. Init смотрит, что полагается делать, видит действие respawn, снова запускает программу mingetty, которая заново инициализирует терминал и все повторяется. Таким образом каждый сеанс находится внутри одного процесса. Как только мы вышли из сеанса наш процесс закончился и тотчас же запустилась программа, которая почистит за нами терминал и восстановит все настройки по умолчанию.
В файле inittab есть есть ещё одно специальное ключевое слово initdefault - уровень по умолчанию. Если через ядро init получил параметр single, то мы загрузимся на уровень 1. Если через загрузчик ничего не передали, то используется значение по умолчанию. Если после установки графической оболочки оказалось, что наш компьютер слабоват для графики, то можно установит уровень по умолчанию на 3, и после следующей перезагрузки мы попадаем на третий уровень - то есть в текстовый режим. Установили систему без графического режима, потом доустановили все пакеты для x window, поменяли уровень по умолчанию на 5 и после следующей перезагрузки попали сразу в графический режим.
В этой системе скриптов иногда хочется сделать что-то свое, например, при старте удалить все файлы в каталоге /tmp/. Для этого есть отдельный файл под названием /etc/rc.local, который запускается после всех остальных. Это просто скрипт без параметров, в который можно прописать всё, что угодно. Например, на одном из моих роутеров в момент старта системы в этом файле прописываются таблицы маршрутизации. Мне было лень искать где находятся соответствующие стандартные скрипты из дистрибутива и проще оказалось прописать команды в rc.local.
В данном пошаговом руководстве вы узнаете, как правильно собрать и установить ядро ветвей >2.6 в семействе ОС Ubuntu.
Шаг 1. Получение исходного кода ядра
Исходники ядра Ubuntu можно получить двумя способами :
Установив архив из репозитория, с автоматическим наложением последних официальных патчей. При этом скачается пакет размером ~150 Мб в текущую папку. Чтобы получить исходники ядра, версия которого установлена на компьютере выполните команду: apt-get source linux-image-`uname -r`
Или вместо `uname -r` можно указать конкретную версию из имеющихся в репозитории.
Список имеющихся в репозитории версий можно увидеть набрав команду: «apt-get source linux-image-» и, не нажимая Enter , нажать два раза клавишу Tab .
Не забудьте включить общий доступ к исходникам в репозитории (Параметры системы → Программы и обновления → Программное обеспечение Ubuntu → Исходный код). Из консоли это сделать можно раскомментировав строки начинающиеся с deb-src в файле /etc/apt/sources.list, а затем выполнить обновление командой: «sudo apt-get update».
Самая свежая версия ядра доступна по git . Размер скачиваемого пакета ~500-800 Мб. git clone git://kernel.ubuntu.com/ubuntu/ubuntu-
Где
Git clone git://kernel.ubuntu.com/ubuntu/ubuntu-xenial.git
Другие ядра
Также существуют ядра, работоспособность которых в Ubuntu не гарантируется. Например, известна проблема с рядом популярных системных приложений (в частности драйвера NVidia, VirtualBox), которые при своей установке компилируются под установленное ядро. Поэтому для их установки на ядро, нестандартное для данной версии Ubuntu (например, Ubuntu 16.04 идёт с ядром 4.4.0), может потребоваться их отдельная компиляция вручную или специальные патчи, а последние версии ядер с kernel.org приложение может вообще не поддерживать.
Архив с базовой версий без патчей, т.е. например «4.8.0», «4.8.10»: sudo apt-get install linux-source
Распакуйте полученный архив, используя команды:
Cd ~/ tar -xjf linux-2.6.x.y.tar.bz2
Или в случае с linux-source:
Cd /usr/src tar -xjf linux-source-2.6.x.y.tar.bz2
Шаг 2. Получение необходимых для сборки пакетов
Данный шаг необходимо выполнить, только если ядро собирается на компьютере в первый раз
Выполните следующие команды для установки основных пакетов:
Sudo apt-get update sudo apt-get build-dep linux sudo apt-get install kernel-package
config - традиционный способ конфигурирования. Программа выводит параметры конфигурации по одному, предлагая вам установить для каждого из них свое значение. Не рекоммендуется для неопытных пользователей.
oldconfig - файл конфигурации создаётся автоматически, основываясь на текущей конфигурации ядра. Рекомендуется для начинающих.
defconfig - файл конфигурации создаётся автоматически, основываясь на значениях по-умолчанию.
menuconfig - псевдографический интерфейс ручной конфигурации, не требует последовательного ввода значений параметров. Рекомендуется для использования в терминале.
xconfig - графический (X) интерфейс ручной конфигурации, не требует последовательного ввода значений параметров.
gconfig - графический (GTK+) интерфейс ручной конфигурации, не требует последовательного ввода значений параметров. Рекомендуется для использования в среде GNOME.
localmodconfig - файл конфигурации, создающийся автоматически, в который включается только то, что нужно данному конкретному устройству. При вызове данной команды большая часть ядра будет замодулирована
В случае, если вы хотите использовать config , oldconfig , defconfig , localmodconfig или localyesconfig , вам больше не нужны никакие дополнительные пакеты. В случае же с оставшимися тремя вариантами необходимо установить также дополнительные пакеты.
menuconfig выполните следующую команду:
Sudo apt-get install libncurses5-dev
Для установки пакетов, необходимых для использования gconfig выполните следующую команду:
Sudo apt-get install libgtk2.0-dev libglib2.0-dev libglade2-dev
Для установки пакетов, необходимых для использования xconfig выполните следующую команду:
До Ubuntu 12.04: sudo apt-get install qt3-dev-tools libqt3-mt-dev
Sudo apt-get install libqt4-dev
Шаг 3. Применение патчей
Данный шаг не является обязательным.
Официальные патчи уже наложены на исходники, если ядро получалось описанной выше командой:
Apt-get source linux-image-`uname -r`
Если вы никогда до этого не применяли патчей к исходному коду, то выполните следующую команду:
Sudo apt-get install patch
Эта команда установит программу patch, необходимую для, как можно догадаться, применения патчей. Теперь скачайте файл патча в папку, куда вы распаковали ядро. Это может быть либо архивный файл (напр. Bzip2 или Gzip), либо несжатый patch-файл.
На данный момент подразумевается, что вы уже сохранили файл в ту папку, куда ранее распаковали ядро, и установили программу patch.
Если скачанный вами файл был в формате Gzip (*.gz), тогда выполните следующую команду для распаковки содержимого архива:
Gunzip patch-2.6.x.y.gz
Если скачанный вами файл был в формате Bzip2 (*.bz2), тогда выполните следующую команду для распаковки содержимого архива:
Bunzip2 patch-2.6.x.y.bz2
где 2.6.x.y - версия патча ядра. Соответствующие команды распакуют файл патча в папку с исходным кодом ядра. Прежде чем применить патч, необходимо удостовериться, что он заработает без ошибкок. Для этого выполните команду:
Patch -p1 -i patch-2.6.x.y --dry-run
где 2.6.x.y - версия патча ядра. Эта команда сымитирует применение патча, не изменяя сами файлы.
Если при её выполнении не возникнет ошибок, то изменения можно смело внедрять в сами файлы. Для этого выполните команду:
Patch -p1 -i patch-2.6.x.y
где 2.6.x.y - версия патча ядра. Если не было никаких ошибок, значит к исходному коду был успешно применён патч.
Внимание!
Перед тем, как применять патч, проведите следующие действия:
1. Скачайте с http://www.kernel.org патч той же версии, что и ваших исходников.
2. Выполните следующую команду:
patch -p1 -R где 2.6.x.y - версия патча и ваших исходников Перейдите в папку, куда вы распаковали ядро, выполнив команду Cd ~/linux-2.6.x.y
где 2.6.x.y - версия загруженного вами ядра. На данный момент вы уже должны были определиться с методом конфигурации ядра (если нет, то ознакомьтесь с ними в разделе «Получение необходимых для сборки пакетов». В зависимости от этого, выполните следующую команду для запуска выбранного вами способа конфигурации: config
- традиционный способ конфигурирования. Программа выводит параметры конфигурации по одному, предлагая вам установить для каждого из них свое значение. Вызывается командой make config
oldconfig
- файл конфигурации создаётся автоматически, основываясь на текущей конфигурации ядра. Рекомендуется для начинающих. Вызывается командой
make oldconfig defconfig
- файл конфигурации создаётся автоматически, основываясь на значениях по-умолчанию для данной конкретной архитектуры. Вызывается командой
make defconfig menuconfig
- псевдографический интерфейс ручной конфигурации, не требует последовательного ввода значений параметров. Рекомендуется для использования в терминале. Вызов:
make menuconfig gconfig
и xconfig
- графические конфигураторы для ручной настройки. Вызов:
make gconfig
Make xconfig
соответственно localmodconfig
и localyesconfig
- автоматические конфигураторы. Конфиг создается на основе вызванных в данных момент модулей и запущенного ядра. Разница между этими двумя конфигураторами в количестве модулей. В первом случае их будет не менее 50% ядра, а во-втором не больше 2 модулей. Вызов:
make localmodconfig
Make localyesconfig
соответственно После вызова соответствующая программа конфигурации будет запущена. Произведите необходимые настройки в соответствии с вашими потребностями, сохраните файл конфигурации и переходите к следующему шагу. Итак, приготовления завершены. Теперь можно запустить процесс сборки ядра. Чтобы это сделать, выполните команду: Fakeroot make-kpkg -j 5 --initrd --append-to-version=-custom kernel_image kernel_headers #-j <количество ядер процессора>+1
Сборка ядра может занимать от 20 минут до нескольких часов в зависимости от конфигурации ядра и технических параметров компьютера. Сборка при многодерном процессоре может быть в несколько раз быстрее Когда сборка ядра подошла к концу, в вашей домашней папке появятся два deb-пакета. Их и необходимо установить. Для этого выполните команды: Cd ~/
sudo dpkg -i linux-image-2.6.x.y-custom_2.6.x.y-custom-10.00.Custom_arc.deb
sudo dpkg -i linux-headers-2.6.x.y-custom_2.6.x.y-custom-10.00.Custom_arc.deb
где 2.6.x.y - версия собранного ядра, arc - архитектура процессора (i386 - 32-бит, amd64 - 64-бит). и найдите эти самые два пакета. Для корректной работы Ubuntu требует наличия образа начального RAM-диска. Чтобы его создать, выполните команду: Sudo update-initramfs -c -k 2.6.x.y-custom
где 2.6.x.y - версия собранного ядра. Для того, чтобы новая версия ядра была доступна для выбора при загрузке компьютера, выполните следующую команду: Sudo update-grub
Файл menu.lst (для GRUB версии 1) или grub.cfg (для GRUB версии 2) обновится в соответствии с наличием установленных операционных систем и образов ядер. Сборка и установка ядра успешно выполнены! Теперь перезагрузите компьютер и попробуйте загрузить систему с новым ядром.
Чтобы удостовериться, что система запущена с новым ядром, выполните команду Uname -r
Она выведет на экран используемую версию ядра. Если всё сделано правильно, то вы можете удалить архивы с исходным кодом и весь каталог linux-2.6.x.y в вашей домашней папке. Это освободит около 5 ГБ на вашем жёстком диске (размер освобождаемого пространства зависит от параметров сборки). На этом процесс сборки и установки завершён, поздравляю!
Ядро Linux содержит более 13 миллионов строк кода и является одним из самых крупных проектов с открытым исходным кодом в мире. Так что такое ядро Linux и для чего оно используется? Ядро - это самый низкий уровень программного обеспечения, которое взаимодействует с аппаратными средствами компьютера. Оно отвечает за взаимодействие всех приложений, работающих в пространстве пользователя вплоть до физического оборудования. Также позволяет процессам, известным как сервисы получать информацию друг от друга с помощью системы IPC. Что такое ядро Linux вы уже знаете, но какие вообще бывают виды ядер? Есть различные способы и архитектурные соображения при создании ядер с нуля. Большинство ядер могут быть одного из трех типов: монолитное ядро, микроядро, и гибрид. Ядро Linux представляет собой монолитное ядро, в то время как ядра Windows и OS X гибридные. Давайте сделаем обзор этих трех видов ядер. Микроядра реализуют подход, в котором они управляют только тем, чем должны: процессором, памятью и IPC. Практически все остальное в компьютере рассматривается как аксессуары и обрабатывается в режиме пользователя. Микроядра имеют преимущество в переносимости, они могут использоваться на другом оборудовании, и даже другой операционной системе, до тех пор, пока ОС пытается получить доступ к аппаратному обеспечению совместимым образом. Микроядра также имеют очень маленький размер и более безопасны, поскольку большинство процессов выполняются в режиме пользователя с минимальными привилегиями. Плюсы
Минусы
Монолитные ядра противоположны микроядрам, потому что они охватывают не только процессор, память и IPC, но и включают в себя такие вещи, как драйверы устройств, управление файловой системой, систему ввода-вывода. Монолитные ядра дают лучший доступ к оборудованию и реализуют лучшую многозадачность, потому что если программе нужно получить информацию из памяти или другого процесса, ей не придется ждать в очереди. Но это и может вызвать некоторые проблемы, потому что много вещей выполняются в режиме суперпользователя. И это может принести вред системе при неправильном поведении. Плюсы:
Минусы
: Гибридные ядра могут выбирать с чем нужно работать в пользовательском режиме, а что в пространстве ядра. Часто драйвера устройств и файловых систем находятся в пользовательском пространстве, а IPC и системные вызовы в пространстве ядра. Это решение берет все лучшее из обоих предыдущих, но требует больше работы от производителей оборудования. Поскольку вся ответственность за драйвера теперь лежит на них. Плюсы
Минусы
Где находится ядро Linux? Файлы ядра Ubuntu или любого другого Linux-дистрибутива находятся в папке /boot и называются vmlinuz-версия. Название vmlinuz походит с эпохи Unix. В шестидесятых годах ядра привыкли называть просто Unix, в 90-х годах Linux ядра тоже назывались - Linux. Когда для облегчения многозадачности была разработана виртуальная память, перед именем файла появились буквы vm, чтобы показать что ядро поддерживает эту технологию. Некоторое время ядро называлось vmlinux, но потом образ перестал помещаться в память начальной загрузки, и был сжат. После этого последняя буква x была изменена на z, чтобы показать что использовалось сжатие zlib. Не всегда используется именно это сжатие, иногда можно встретить LZMA или BZIP2, поэтому некоторые ядра называют просто zImage. Нумерация версии состоит из трех цифр, номер версии ядра Linux, номер вашей версии и патчи или исправления. В паке /boot можно найти не только ядро Linux, такие файлы, как initrd.img и system.map. Initrd используется в качестве небольшого виртуального диска, который извлекает и выполняет фактический файл ядра. Файл System.map используется для управления памятью, пока еще ядро не загрузилось, а конфигурационные файлы могут указывать какие модули ядра включены в образ ядра при сборке. Так как ядро Linux имеет монолитную структуру, оно занимает больше и намного сложнее других типов ядер. Эта конструктивная особенность привлекла много споров в первые дни Linux и до сих пор несет некоторые конструктивные недостатки присущие монолитным ядрам. Но чтобы обойти эти недостатки разработчики ядра Linux сделали одну вещь - модули ядра, которые могут быть загружены во время выполнения. Это значит что вы можете добавлять и удалять компоненты ядра на лету. Все может выйти за рамки добавления функциональных возможностей аппаратных средств, вы можете запускать процессы сервера, подключать виртуализацию, а также полностью заменить ядро без перезагрузки. Представьте себе возможность установить пакет обновлений Windows без необходимости постоянных перезагрузок. Что, если бы Windows уже имела все нужные драйвера по умолчанию, а вы лишь могли включить те, которые вам нужны? Именно такой принцип реализуют модули ядра Linux. Модули ядра также известные как загружаемые модули (LKM), имеют важное значение для поддержки функционирования ядра со всеми аппаратными средствами, не расходуя всю оперативную память. Модуль расширяет функциональные возможности базового ядра для устройств, файловых систем, системных вызовов. Загружаемые модули имеют расширение.ko и обычно хранятся в каталоге /lib/modules/. Благодаря модульной природе вы можете очень просто настроить ядро путем установки и загрузки модулей. Автоматическую загрузку или выгрузку модулей можно настроить в конфигурационных файлах или выгружать и загружать на лету, с помощью специальных команд. Сторонние, проприетарные модули с закрытым исходным кодом доступны в некоторых дистрибутивах, таких как Ubuntu, но они не поставляются по умолчанию, и их нужно устанавливать вручную. Например, разработчики видеодрайвера NVIDIA не предоставляют исходный код, но вместо этого они собрали собственные модули в формате.ko. Хотя эти модули и кажутся свободными, они несвободны. Поэтому они и не включены во многие дистрибутивы по умолчанию. Разработчики считают что не нужно загрязнять ядро несвободным программным обеспечением. Теперь вы ближе к ответу на вопрос что такое ядро Linux. Ядро не магия. Оно очень необходимо для работы любого компьютера. Ядро Linux отличается от OS X и Windows, поскольку оно включает в себя все драйверы и делает много вещей поддерживаемых из коробки. Теперь вы знаете немного больше о том, как работает ваше программное обеспечение и какие файлы для этого используются. В
многочисленном семействе операционных систем на основе GNU/Linux. Наверняка вы
слышали, что оные коды являются открытыми, свободно распространяемыми и
бесплатными. Дескать, бери кто хочешь, но только условия лицензии GPL соблюдай,
что совсем нетрудно. Однако мало кто объясняет достаточно внятно, в чём же суть
данного явления, в чём его смысл. Поэтому попытку такого объяснения осуществим
мы.
Всё началось в 1991-м, когда финский студент Линус Торвальдс выложил в
открытый доступ коды ядра новой операционной системы Linux. Почему в открытый?
Потому что поддерживал . Но это, вы, пожалуй, и так знаете (или легко
узнаете). Мы же обратим внимание на моменты, которые требуют чёткой
классификации. Linux - это не операционная система, а всего лишь ядро. Набор программных
решений, необходимых для запуска компьютера и функционирования его компонентов
(«железа»), база для функционирования других программ. GNU - комплект простых приложений, существовавший ещё до появления
вышеуказанного ядра. Эти программы позволяют человеку осуществлять хоть какое-то
взаимодействие с компьютером, а не просто пялиться в экран. Исходные коды тоже
открыты, естественно. GNU/Linux - это уже ОС, а не просто ядро. Вместо GNU может быть что-то
другое, например, Dalvik в
Android . Техника развивается, растёт количество компьютерных «железок», оборудование
эволюционирует. И каждому изделию для работы нужен драйвер. Так вот, некоторые
драйверы прикручиваются прямо к ядру. Если они свободные (Свободное ПО), как GNU
и Linux, то и коды непременно открыты. Ну а когда подходящих свободных драйверов нет, тогда уж ничего не поделаешь,
доводится устанавливать проприетарные. Открыты ли их коды, сие зависит только от
производителей «железа». Пользовательские приложения, относящиеся к категории Open Source, нередко
изготавливаются в вариантах для разных операционных систем. Они не являются
частью Linux. Правда, некоторые бывают стандартными для того или иного
дистрибутива или графической оболочки, но в состав ядра не входят. Естественно, открыты коды всех вариантов - для всех поддерживаемых
операционных систем. Та же самая ситуация - с различными утилитами. Ядро Linux совершенствуется группой энтузиастов. Иногда сам Линус Торвальдс
принимает участие. Код ядра, запакованный в архив, можно скачать с
kernel.org с целью последующей
самостоятельной компиляции. Драйверы, если они свободные, тоже нередко изготавливаются сообществами. Для
принтера, сканера, видеокарты, адаптера Wi-Fi... В общем, много для чего. К примеру, пакет Gutenprint, являющийся целым набором драйверов для множества
моделей принтеров. Причём, качество печати нередко сравнимо с показателями,
выдаваемыми при использовании «родных» драйверов от производителей. Иногда производители «железки» сами открывают код под какой-нибудь подходящей
лицензией, той же GPL или BSD. Такие события обычно вызывают неописуемую радость
сторонников Open Source. Как вы уже догадываетесь, пользовательские приложения тоже создаются либо
сообществами, либо энтузиастами-одиночками. Однако и коммерческие конторы любят
рекламировать себя, давая народонаселению часть своей продукции в виде
Свободного ПО. Яркий пример: офисный пакет OpenOffice.org долгое время
выпускался компанией Oracle. Более того, некоторые фирмы даже целые дистрибутивы делают. Red Hat, SuSE,
Xandros берут деньги за бинарные сборки, готовые к употреблению, но коды прятать
не имеют право. То есть, эти коды, как бы их ни переработали, должны оставаться
открытыми. Таково требование лицензии GPL. Смотрит программист на софт и думает: «Хорошая штука, но можно сделать
лучше!» Качает с сайта разработчика архив с кодом - и совершенствует. К нему
присоединяется группа специалистов, пожелавших участвовать, - и рождается новый
проект. Так появляются «форки» (от английского «fork», что в данном случае
переводится как «ответвление»). Новые программы на кодовой базе уже
существующих. К примеру, из хорошего аудиоплеера Amarok сделан ещё лучший - Clementine. А
из пакета офисных приложений OpenOffice.org - LibreOffice, бурно развивающийся и
весьма перспективный. Так вот, по такому принципу клонируются целые операционные системы. Из
исходных кодов платной Red Hat Enterprise Linux компилируется бесплатная
ОС CentOS . Конечно, боссы
компании Red Hat наверняка кусают локти от досады, но сделать ничего не могут,
поскольку исходный код им не принадлежит. Впрочем, в данном случае доработка сводится преимущественно к вырезанию
зарегистрированных логотипов, но без обязательной открытости кода само
существование CentOS было бы невозможно в принципе. Открытость кода - основополагающая концепция и Linux, в частности, и
всего Свободного ПО в целом. Коды можно использовать для собственных проектов,
усилиями сообщества проверять на безвредность, изучать, повышать свою
квалификацию, участвуя в разработке, улучшать и оказывать помощь людям в их
благородном деле.
Нет бинарной сборки важного для вас софта для конкретного
дистрибутива GNU/Linux ? Драйвер
не входит в состав ядра? Взяли архив с исходным кодом, распаковали, почитали
инструкции по сборке, откомпилировали, установили - и пользуйтесь. Вы не
зависите от производителя, не привязаны к конкретной операционной системе - это
и есть настоящая свобода.
Предыдущие публикации: Состоящее почти из 20 миллионов строк кода ядро Linux
является одним из самых крупных Opensource проектов в мире. Ядро представляет собой нижний уровень программного обеспечения, которое взаимодействует с оборудованием компьютера. Оно отвечает за взаимодействие всех приложений, которые работают в т.н. «пользовательском режиме» с физическим оборудованием и позволяет процессам передавать информацию друг другу с помощью (IPC
). Имеется три основных типа ядер — монолитные
(monolithic
), микроядра
(microkernel
) и гибридные
(hybrid
). К примеру Linux
является монолитным ядром, тогда как OS X
и Windows
используют гибридные ядра. Микроядра
занимаются управлением только CPU, памятью и IPC. Практически все остальное в компьютере может рассматриваться как дополнительное оборудование и может обслуживаться в пользовательском режиме. Микроядра имеют большую переносимость, т.к. вам не приходиться беспокоиться если вы задумали сменить видеокарту или даже всю операционную систему — если новая ОС работает с оборудованием так же, как и предыдущее. Микроядра так же требуют меньше дискового простанства и RAM. Кроме того — они могут считаться более безопасными в силу того, что большая часть процессов работает в режиме пользователя и не имеет доступа к критически важным частям ситемы. Плюсы
Минусы
Монолитные
ядра являются противоположностью микроядрам, так как охватывают не только управление процессором, памятью и IPC — но так же включают в себя драйвера устройсв, управление файловыми системами и системными вызовами. Монолитные ядра имеют преимущество в скорости доступа к оборудованию и работе в многозадачном режиме, так как если программе требуется получить информацию из памяти или от другого процесса — она может получить его напрямую и не тратить время в очереди на ожидание ответа. С другой стороны это вызывает и определенные сложности, так как большее количество процессов работает в режиме ядра, что может привести к краху всей системы из-за проблем с одним из них. Плюсы
Минусы
Гибридные
ядра ядра могут сами определять — какую часть выполнять в режиме пользователя, а какую — в режиме ядра. Как правило — в режиме пользователя работают драйвера устройств и системы ввода-вывода, тогда как системные вызовы обслуживаются в режиме ядра. Этот подход сочетает в себе преимущества как монолитных, так и микроядер — однако и требует больше внимания со стороны производителей оборудования, так как работа драйверов зависят от них. Кроме того — этот подход может иметь некоторые проблемы быстродействия, унаследованные от микроядерной архитектуры. Плюсы
Минусы
В большинстве GNU/Linux
-систем файлы ядра располагаются в каталоге /boot , например CentOS
6:
# ls -l /boot/ | grep linu
-rwxr-xr-x 1 root root 4221232 Dec 15 23:48 vmlinuz-2.6.32-573.12.1.el6.x86_64
-rwxr-xr-x 1 root root 4221968 Feb 10 01:15 vmlinuz-2.6.32-573.18.1.el6.x86_64
-rwxr-xr-x 1 root root 4221776 Aug 14 2015 vmlinuz-2.6.32-573.3.1.el6.x86_64
-rwxr-xr-x 1 root root 4220144 Sep 23 01:29 vmlinuz-2.6.32-573.7.1.el6.x86_64
-rwxr-xr-x 1 root root 4220368 Nov 10 20:31 vmlinuz-2.6.32-573.8.1.el6.x86_64
Файл с vmlinuz в имени и есть файл ядра. Имя vmlinuz пришло из мира UNIX
, в котором c 60-годов файл ядра назывался просто unix . Когда Linus Torvalds
начал разработку Linux
в 90-х — он назвал его просто linux . Когда появилась реализация виртуальной памяти — к имени linux была добавлена приставка « vm » (virtual memory
). Так какое-то время файл ядра назывался просто vmlinux , однако рамзер файла постоянно увеличивался и со временем его стали сжимать а последняя буква в имени была заменена c x на z (zlib compression
). Ядро так же зачастую сжимается с помощью LZMA
или BZIP2
и некоторые ядра называются просто zImage . В каталоге /boot так же находятся файлы initrd.img-version (или initramfs-version), System.map-version и config-version . Файл initrd.img-version используется для первоначальной загрузки системы, во время которой распаковывается и загружается само ядро. Файл System.map используется для управления памятью перед загрузкой смого ядра, а файл config содержит в себе параметры ядра и список модулей для загрузки в ядро во время его компиляции. Так как ядро Linux
является монолитным — оно является самым большим и сложным по сравнению с другими типами ядер. Что бы нивелировать эти недостатки — разработчики ядра добавили возможность работы ядра с модулями, которые могут быть загружены в него во время работы без необходимости перезагрузки всей системы. Что если бы Windows
изначально содержило в себе все необходимые драйвера, и все что требовалось бы от пользователя — это просто включить некоторые из них? Именно так и работают модули Linux
, которые так же называют
(LKM
) и которые жизненно необходимы для того, что бы ядро имело возможность взаимодейтсвовать со всем оборудованием компьютера и при этом не занимать всю его память. Как правило — модули расширяют возможности ядра для работы с устройствами, файловыми системами и системными вызовами. LKM
имеют рсширение файлов.ko:
# find /lib/modules/2.6.32-573.18.1.el6.x86_64/kernel/ -name "*.ko" -type f | wc -l
2033
Благодаря модульной структуре — вы можете настраивать ядро под себя, выбирая только необходимые модули в menuconfig , отредактировав файл /boot/config* или загружая и выгружая модули прямо во время работы с помощью утилит типа modprobe , insmod и rmmod . Ядро не является чем-то волшебным, но является жизненно необходимым для работы любого компьютера. Ядро Linux
отличается от ядер в Windows
или OS X
системах, так как включает в себя драйвера на уровне ядра системы и поддерживает многие возможности «из коробки».Шаг 4. Конфигурация будущей сборки ядра
Шаг 5. Сборка ядра
Шаг 6. Установка образов и заголовков ядра
Если вы не знаете точного названия пакета, выведите список файлов в домашнем каталоге командойШаг 7. Генерация начального RAM-диска
Шаг 8. Обновление конфигурации загрузчика GRUB
Шаг 9. Проверка ядра
Виды и версии ядра
Микроядро
Монолитное ядро
Гибридное ядро
Где хранятся файлы ядра?
Архитектура ядра Linux
Модули ядра
Суть вкратце
Linux
GNU
Драйверы
Приложения
Кто это изготавливает
Кто этим пользуется
Заключение
Что такое ядро
Типы ядер
Microkernel
Monolithic ядра
Гибридные ядра
Файлы ядра Linux
Архитектура ядра Linux
Модули ядра Linux
