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informatica:certificaciones:lpic:lpic-2:201_linux_kernel

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informatica:certificaciones:lpic:lpic-2:201_linux_kernel [2021/04/02 16:13] – [Hardware e información del kernel] tempwininformatica:certificaciones:lpic:lpic-2:201_linux_kernel [2021/04/14 13:02] (actual) – tempwin
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 ====== LPI Topic 201: Linux Kernel ====== ====== LPI Topic 201: Linux Kernel ======
  
-  * 201.1: Kernel Components (2) +Perteneciente a [[informatica:certificaciones:lpic:lpic-2|LPIC-2]]
-  * 201.2: Compiling a kernel (3) +
-  * 201.3: Kernel runtime management and troubleshooting (4)+
  
-===== Kernel Components =====+Se describen los componentes del kernel que son necesarios para el hardware específico,  los controladores de hardware, recursos del sistema y requisitos. Debes poder configurar correctamente un kernel para incluir o deshabilitar características específicas del kernel de Linux según sea necesario. Poder administrar y/o consultar un kernel 2.6.x, 3.x o 4.x e identificar y corregir problemas comunes de arranque y tiempo de ejecución.
  
-El kernel de Linux es el responsable de la gestión del hardware. Es el núcleo del sistema donde se detecta todo el hardware y se cargan los controladores que sirven para que el hardware se comunique con el sistema. +  * [[informatica:certificaciones:lpic:lpic-2:201_linux_kernel:201.1_kernel_components|201.1: Kernel Components]] (2) 
- +  * [[informatica:certificaciones:lpic:lpic-2:201_linux_kernel:201.2_compiling_a_kernel|201.2: Compiling a kernel]] (3) 
-Actualmente, el kernel tiene una estructura modular y solo se cargan en memoria los módulos necesarios para el correcto funcionamiento del sistema (originalmente el diseño del kernel era monolótico, es decir, contenía todos los controladores sin importar si el sistema utilizaba ese hardware) +  * [[informatica:certificaciones:lpic:lpic-2:201_linux_kernel:201.3_kernel_runtime_management_and_troubleshooting|201.3: Kernel runtime management and troubleshooting]] (4)
- +
-**Componentes** del kernel: +
- +
-  * El núcleo del kernel. +
-  * Módulos +
-  * Ramdisk (memoria para descomprimir el kernel en el momento en que se ejecuta) +
- +
-Cuando se almacenan en disco, la mayoría de las imágenes del kernel se comprimen para ahorrar espacio. Hay dos tipos de compresión del kernel: +
- +
-  * **zImage**: tiene un tamaño máximo de 502 kB (loaded into low memory) +
-  * **bzImage**: no tiene límite de tamaño, preferido para los kernel grandes (loaded into high memory) +
- +
-Tanto zImage como bzImage utilizan la compresión **gzip**. El ''bz'' de ''bzImage'' se refieres a //big zImage//, no al algoritmo de compresión **bzip**. +
- +
-Cuando se arranca el equipo, al llegar al cargador de arranque (GRUB, por ejemplo), este selecciona el kernel adecuado y lo descomprime sobre la ramdisk. +
- +
-==== Nomenclatura del kernel ==== +
- +
-El kernel de Linux lo encontramos en un archivo llamad ''mvlinuz-A.B.C-D'' dentro de la partición ''/boot''. +
- +
-Hay 3 esquemas diferentes para la numeración de versiones: +
- +
-  * Hasta la 2.6.0: +
-    * A: major release +
-    * B: minor release (número par: estable; impar: desarrollo) +
-    * C: patch level +
-  * Desde 2.6.0 hasta 3.0 +
-    * C: número incrementado cada 2 o 3 meses +
-    * D: solución de bugs e incidencias de seguridad +
-  * Versión 3.0 y 4: +
-    * B: version number +
-    * C: patch level. +
- +
-Para saber la versión del kernel en uso: +
- +
-<code bash> +
-uname -r +
-</code> +
- +
-Más información: +
- +
-<code bash> +
-uname -a +
-</code> +
- +
-==== Fuentes del kernel ==== +
- +
-Si queremos hacer nosotros la compilación del kernel, necesitamos descargar su código fuente que normalmente se almacenará en ''/usr/src/<VERSION_KERNEL>'' +
- +
-Para descargar las fuentes del kernel: https://www.kernel.org/ +
- +
-La documentación estaría en ''/usr/src/<VERSION_KERNEL>/Documentation'' +
- +
-==== Categoría de lanzamientos de kernel ==== +
- +
-Ediciones sobre las que se lanzan los kernels: +
- +
-  * **Prepatch**: aún en pruebas +
-  * **Mainline**: línea principal +
-  * **Stable**: estable +
-  * **Longterm**:  +
- +
-  * https://www.kernel.org/category/releases.html +
-==== Módulos ==== +
- +
-Son como los //drivers//, programas que nos permitirán que el sistema detecte y se comunique con el hardware. +
- +
-Los módulos se pueden cargar dinámicamente, es decir, con el kernel funcionando, podemos decidir qué módulos cargar. +
- +
-Tiene extensión ''ko'' y se almacenan en ''/lib/modules/<VERSION_KERNEL>''. Por ejemplo, para ver un módulo para un dispositivo puente de red: ''/lib/modules/4.19.0-14-amd64/kernel/net/bridge/bridge.ko'' +
- +
-La configuración de los módulos para una versión del kernel instalada se encuentra en ''/boot/config-kernel-<VERSION_KERNEL>'' +
- +
-==== Ramdisk ==== +
- +
-Disco virtual sobre el que se descomprime el kernel al arrancar. Este disco virtual es el fichero ''initrd.img-<VERSION_KERNEL>'' +
- +
-===== Compiling a kernel ===== +
- +
-Pasos: +
- +
-  - Obtener fuentes del kernel +
-  - Herramientas para compilación +
-  - Limpieza +
-  - Configuración +
-  - Compilación +
- +
-==== Obtención de fuentes ==== +
-El primer paso es obtener las fuentes del kernel: https://kernel.org, eligiendo el enlace de **tarball**. El fichero puede tener extensión ''tar.xz'' o ''tar.gz'', es decir, es un paquete comprimido. +
- +
-Para descomprimirlo, en caso de ''tar.xz'' tendremos que hacer dos pasos: +
- +
-<code bash> +
-unxz <FUENTES_KERNEL.tar.xz> +
-</code> +
- +
-Y desempaquetamos: +
- +
-<code bash> +
-tar xvf <FUENTES_KERNEL.tar> -C /usr/src/ +
-</code> +
- +
-En caso de ''tar.gz'': +
- +
-<code bash> +
-tar zxvf <FUENTES_KERNEL.tar.gz> -C /usr/src/ +
-</code> +
- +
-Una vez descomprimido, las fuentes del kernel deben quedar en ''/usr/src/linux-<VERSION_KERNEL>'' +
- +
-==== Herramientas para compilación ==== +
- +
-En **Debian** es necesario instalar: +
- +
-<code> +
-apt-get install build-essential bison flex libelf-dev libssl-dev bc libncurses5-dev +
-</code> +
- +
-En **CentOS**: +
- +
-<code bash> +
-yum group install "Development Tools" +
-</code> +
- +
-<WRAP center round info 60%> +
-Es posible que hagan falta más herramientas, pero eso lo sabremos cuando empecemos a compilar y nos aparezcan errores. +
-</WRAP> +
- +
-==== Limpieza ==== +
- +
-Para asegurarnos de que comenzamos con un estado limpio del kernel, debemos realizar la limpieza del mismo: +
- +
-<code bash> +
-make mrproper +
-</code> +
- +
-<WRAP center round important 60%> +
-Debemos realizar la operación dentro del directorio con las fuentes del kernel que vamos a compilar +
-</WRAP> +
- +
-==== Generar archivo de configuración ==== +
- +
-La compilación se realiza en función de la información albergada en el archivo ''.conf'' que se encuentra en la raíz del directorio de las fuentes. Para generar este fichero: +
- +
-<code bash> +
-make menuconfig +
-</code> +
- +
-<WRAP center round important 60%> +
-Debemos realizar la operación dentro del directorio con las fuentes del kernel que vamos a compilar +
-</WRAP> +
- +
-Después de hacer los cambios, cuando guardamos y salimos, se generará un fichero ''.config'' (si hemos dejado el nombre por defecto) +
- +
-==== Compilación ==== +
- +
-La compilación se realiza ejecutando el comando ''make'': +
- +
-<code> +
-make +
-</code> +
- +
-<WRAP center round important 60%> +
-Debemos realizar la operación dentro del directorio con las fuentes del kernel que vamos a compilar +
-</WRAP> +
- +
-Este proceso dura un tiempo que dependerá de la potencia del equipo donde se haga la compilación. +
- +
-==== bzImage ==== +
- +
-Tras una compilación satisfactoria, debemos crear la imagen: +
- +
-<code bash> +
-make bzImage +
-</code> +
- +
-<WRAP center round important 60%> +
-Debemos realizar la operación dentro del directorio con las fuentes del kernel +
-</WRAP> +
- +
-Se creará en ''/usr/src/<VERSION_KERNEL>/arch/x86/boot/bzImage'' +
-==== Instalación de módulos ==== +
- +
-<code bash> +
-make modules +
-</code> +
- +
-Y tras ello: +
- +
-<code bash> +
-make modules_install +
-</code> +
- +
-Los módulos se instalarán en la carpeta ''/lib/modules/<VERSION_KERNEL>'' +
- +
-<WRAP center round info 60%> +
-En versiones antiguas (antes del kernel 3.0), se utiliza ''make dep'' +
-</WRAP> +
- +
-==== Instalación del kernel ==== +
- +
-Al finalizar los pasos anteriores, tendríamos: +
- +
-  * 32 bits: ''/usr/src/<VERSION_KERNEL>/arch/x86/boot/bzImage'' +
-  * 64 bits: ''/usr/src/<VERSION_KERNEL>/arch/x86_64/boot/bzImage'' +
- +
-La instalación se hace copiando simplemente dicho archivo a ''/boot'' y se renombra con el formato que tengan las otras imágenes en ese directorio: +
- +
-<code bash> +
-cp /usr/src/<VERSION_KERNEL>/arch/x86_64/boot/bzImage /boot/vmlinuz-<VERSION_KERNEL> +
-</code> +
- +
-Finalmente también tendríamos que añadir los ficheros ''System.map'' y ''.config'': +
- +
-<code bash> +
-cp /usr/src/<VERSION_KERNEL>/System.map /boot/System.map-<VERSION_KERNEL> +
-cp /usr/src/<VERSION_KERNEL>/.config /boot/config-<VERSION_KERNEL> +
-</code> +
- +
-==== Creación del Ramdisk ==== +
- +
-Tenemos que dejar a disposición del kernel un **ramdisk** que contenga el conjunto de módulos compilados para la nueva versión del nuevo kernel: +
- +
-<code bash> +
-mkinitramfs -o NOMBRE_IMAGEN_VERSION +
-</code> +
- +
-<WRAP center round info 60%> +
-Anteriormente se utilizaba el comando ''mkinitrd'' +
-</WRAP> +
- +
-Ejemplo: +
- +
-<code bash> +
-mkinitramfs -o initrd.img-4.16.7 +
-</code> +
- +
-==== Configurar el gestor de arranque ==== +
- +
-Tenemos que indicarle al gestor de arranque que hay un nuevo kernel para que nos permita elegirlo y arrancarlo. Aquí veremos el ejemplo del cargador de arranque GRUB. +
- +
-Entramos en ''/boot/grub.d'' y editamos, por ejemplo, el fichero llamado ''40_custom'': +
- +
-<code> +
-menuentry 'Debian GNU/Linux, with Linux 4.16.7' { +
-    # Partición del disco donde está el sistema +
-    set root='hd0,msdos1' +
-     +
-    # Kernel a usar +
-    linux /boot/vmlinuz-4.16.7 root=/dev/sda1 ro single +
-     +
-    # Ramdisk donde se descomprimirá el kernel +
-    initrd /boot/initrd-4.16.7 +
-} +
-</code> +
- +
-El primer disco es ''hd0''. Y las particiones empiezan a partir del 1. Si el sistema de particiones es MBR, será msdos. hd0,msdos1. Primer disco, MBR y primera partición. +
- +
-Generamos el nuevo fichero de configuración del GRUB (''/boot/grub/grub.cfg''): +
- +
-<code bash> +
-grub-mkconfig -o grub.cfg +
-</code> +
- +
-Aplicar los cambios: +
- +
-<code bash> +
-update-grub +
-</code> +
- +
-===== Kernel runtime management and troubleshooting ===== +
- +
-==== Gestión de módulos ==== +
- +
-=== lsmod === +
- +
-Lista módulos instalados en el kernel y qué procesos los están usando. Muestra la misma información que el contenido de ''/proc/modules'' +
- +
-<code> +
-Module                  Size  Used by +
-video                  49152  0 +
-x_tables               45056  1 ip_tables +
-mbcache                16384  1 ext4 +
-(...) +
-</code> +
- +
-=== insmod === +
- +
-Insertar módulos en el kernel. +
- +
-<code bash> +
-insmod /lib/modules/4.16.7/kernel/drivers/net/sb1000.ko +
-</code> +
- +
-Luego podemos verificar que está instalado con ''lsmod'' +
- +
-=== rmmod === +
- +
-Eliminar módulos del kernel. +
- +
-<code bash> +
-rmmod <NOMBRE_MODULO> +
-</code> +
- +
-<WRAP center round important 60%> +
-Si el módulo está en ejecución o depende de otro módulo, no nos dejará. +
-</WRAP> +
- +
-=== modprobe === +
- +
-Realiza la gestión dinámica de módulos. Realiza las mismas operaciones que ''lsmod'', ''insmod'' y ''rmmod'', pero da más opciones: +
- +
-  * ''l'': lista todos los módulos disponibles +
-  * ''a'': inserta todos los módulos +
-  * ''r'': elimina un módulo y sus dependencias +
- +
-Ejemplo: +
- +
-<code bash> +
-modprobe sym53c8xx.ko +
-</code> +
- +
-Insertaría un módulo, resolviendo las dependencias. +
- +
-=== modinfo === +
- +
-Muestra información sobre módulos +
- +
-<code bash> +
-modinfo /lib/modules/4.16.7/kernel/drivers/net/sb1000.ko +
-</code> +
- +
-Ejemplo de salida: +
- +
-<code> +
-filename:       /usr/lib/modules/4.19.0-14-amd64/kernel/drivers/net/sb1000.ko +
-license:        GPL +
-description:    General Instruments SB1000 driver +
-author:         Franco Venturi <fventuri@mediaone.net> +
-alias:          acpi*:GIC1000:* +
-alias:          pnp:dGIC1000* +
-depends:         +
-retpoline:      Y +
-intree:         Y +
-name:           sb1000 +
-(...) +
-</code> +
- +
-==== Configuración de módulos ==== +
- +
-La configuración de los módulos están en los siguientes ficheros: +
- +
-  * ''/etc/modules.conf'' +
-  * ''/etc/modprobe.conf'' +
-  * ''/etc/modprobe.d/*.conf'' +
- +
-El primero está obsoleto en muchas distribuciones y ''modprobe.conf'' no suele estar por defecto en el sistema. +
- +
-==== Dependencias de módulos ==== +
- +
-El archivo que define las dependencias de unos módulos con respecto a otros es ''modules.dep'' que se encuentra en ''/lib/modules/<VERSION_KERNEL>'' +
- +
-Aspecto del fichero ''modules.dep'': +
- +
-<code> +
-kernel/arch/x86/crypto/glue_helper.ko: +
-kernel/arch/x86/crypto/twofish-x86_64-3way.ko: kernel/arch/x86/crypto/twofish-x86_64.ko kernel/crypto/twofish_common.ko kernel/arch/x86/crypto/glue_helper.ko +
-(...) +
-</code> +
- +
-Primero aparece el nombre del módulo y a continuación los módulos de los que depende. +
- +
-==== Carga de módulos ==== +
- +
-''kmod'' y ''kerneld'' se encargan de la carga dinámica de módulos del kernel. El módulo se carga cuando el kernel lo necesita. +
- +
-  * ''kmod'': hilo propio del kernel y opera directamente con él. +
-  * ''kerneld'': es una daemon y se comunica con el kernel a través de SysV. +
- +
-Ambos usan ''modprobe'' para manejar dependencias y cargas dinámicas de módulos. +
- +
-<WRAP center round important 60%> +
-Kmod reemplaza Kerneld a partir del kernel 2.2 +
-</WRAP> +
- +
-Para habilitar el uso de kmod, el kernel debe ser compilado con la opción ''CONFIG_KMOD'' habilitada (es la opción por defecto). Esto es porque kmod se implementa como un módulo del kernel y dicho módulo debe ser habilitado también. +
- +
-==== Hardware e información del kernel ==== +
- +
-=== lsdev === +
- +
-Proporciona información del hardware instalado. Qué dispositivo está usando qué dirección I/O y canales IRQ/DMA. Para ello, utiliza la información de los siguientes ficheros: +
- +
-  * ''/proc/interrupts'' +
-  * ''/proc/ioports'' +
-  * ''/proc/dma'' +
- +
-<WRAP center round important 60%> +
-Para tener disponible este comando, hay que instalar el paquete ''procinfo'' (en Debian) +
-</WRAP> +
- +
-=== lscpi === +
- +
-Muestra información sobre todos los buses PCI del sistema y todos los dispositivos que están conectados a ellos. +
- +
-=== lsusb === +
- +
-Muestra información de los buses USB de sistema y  los dispositivos que están conectados a ellos. +
- +
-=== dmesg === +
- +
-Comando que permite ver los mensajes de la salida estándar del kernel (también llamado //kernel buffer ring//). +
- +
-Muy útil para tratar de solucionar problemas con el sistema o si necesitamos obtener información del hardware del sistema. +
- +
-La salida de ''dmesg'' normalmente se puede encontrar en ''/var/log/dmesg'' (o ''/var/log/messages''). +
- +
-Como la salida del comando es muy larga, lo normal es filtrar los resultados con ''grep'': +
- +
-<code> +
-dmesg | grep sda +
-</code> +
- +
-Ejemplo de salida: +
- +
-<code> +
-[    3.166003] sd 1:0:0:0: [sda] 134217728 512-byte logical blocks: (68.7 GB/64.0 GiB) +
-[    3.166043] sd 1:0:0:0: [sda] Write Protect is off +
-[    3.166045] sd 1:0:0:0: [sda] Mode Sense: 00 3a 00 00 +
-[    3.166057] sd 1:0:0:0: [sda] Write cache: enabled, read cache: enabled, doesn't support DPO or FUA +
-[    3.195329]  sda: sda1 sda2 < sda5 > +
-[    3.196275] sd 1:0:0:0: [sda] Attached SCSI disk +
-[   14.208926] EXT4-fs (sda1): mounting ext2 file system using the ext4 subsystem +
-[   14.215321] EXT4-fs (sda1): mounted filesystem without journal. Opts: (null) +
-</code> +
- +
-=== sysctl === +
- +
-Modifica los parámetros del kernel en tiempo de ejecución: +
- +
-<code bash> +
-sysctl net.ipv4.ip_forward=1 +
-</code> +
- +
-Los parámetros disponibles se encuentra en ''/proc/sys/''. Para el ejemplo anterior, estarían en ''/proc/sys/net/ipv4/''. Si queremos ver si está activado o no, abrimos el fichero. Por ejemplo, si abrimos ''/proc/sys/net/ipv4/ip_forward'' veremos un 0 si no está activado y un 1 si lo tenemos activado. +
- +
-Los cambios son volátiles, desaparecerán al apagar/reiniciar el equipo. Si se quiere mantener los cambios, hay que añadir los parámetros en el fichero ''/etc/sysctl.conf'' +
- +
-Si queremos ver todos los parámetros disponibles y su estado: +
- +
-<code bash> +
-sysctl -a +
-</code> +
- +
-=== udev === +
- +
-Diseñado para hacer más flexible y seguro el manejo de dispositivos. +
- +
-Consiste en un daemon ''udevd'' que recibe ''uevent'' desde el kernel. La comunicación se realiza mediante el sistema de ficheros virtual ''/sys''. +
- +
-El fichero de configuración es ''/etc/udev/udev.conf''. +
- +
-El directorio donde se almacenan las reglas del usuario se encuentra en ''/etc/udev/rules.d''+
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