Пакет linux kernel что это

Kernel (Русский)

Ядро Linux — ядро операционной системы, соответствующее стандартам POSIX, составляющее основу операционных систем семейства Linux.

Дистрибутив Arch Linux основан на ядре Linux. Помимо основной стабильной (stable) версии в Arch Linux можно использовать некоторые альтернативные ядра. В статье описываются доступные в официальных репозиториях версии ядер, возможные патчи, а также способы, которыми пользователи могут скомпилировать собственное ядро.

Пакет ядра устанавливается в файловую систему в каталоге /boot/ . Для загрузки нужного ядра при запуске системы необходимо соответствующим образом настроить загрузчик.

Contents

Официальные ядра

Помощь при работе с официальными ядрами можно найти на форуме и в баг-трекере.

• Stable — «ванильное» ядро Linux с модулями и некоторыми патчами.

https://www.kernel.org/ || linux

• Hardened — ориентированное на безопасность ядро Linux с набором патчей, защищающих от эксплойтов ядра и пространства пользователя. Содержит больше защитных особенностей, чем linux .

https://github.com/anthraxx/linux-hardened || linux-hardened

• Longterm — ядро и модули с долгосрочной поддержкой (Long Term Support, LTS).

https://www.kernel.org/ || linux-lts

• Zen Kernel — результат коллективных усилий исследователей с целью создать лучшее из возможных ядер Linux для систем общего назначения. Подробности проекта можно найти на сайте liquorix.net (там же можно скачать двоичные файлы Zen-ядра для Debian).

https://github.com/zen-kernel/zen-kernel || linux-zen

Компиляция

Скомпилировать собственное ядро можно двумя способами:

/Arch Build System Преимущества — наличие готового PKGBUILD для пакета linux и удобство системы управления пакетами. /Традиционная компиляция Ручная загрузка архива файлов с исходными кодами ядра и их компиляция.

Файлы конфигурации пакетов с ядрами Arch можно найти в исходниках (например, файл [1] из linux ). Если включена опция ядра CONFIG_IKCONFIG_PROC , то файл /proc/config.gz содержит настройки ядра, которое работает на вашей машине в данный момент.

Некоторые из перечисленных пакетов могут быть также доступны в двоичном виде в неофициальных репозиториях.

Ядра kernel.org

• Git — ядро Linux, собранное из файлов с исходным кодом из git-репозитория Линуса Торвальдса.

https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git || linux-gitAUR

• Mainline — ядра, в которых появляются все нововведения. Выходят каждые 2-3 месяца.

https://www.kernel.org/ || linux-mainlineAUR

• Next — самые новейшие ядра, с улучшениями, которые будут добавлены в следующий mainline-выпуск.

https://www.kernel.org/doc/man-pages/linux-next.html || linux-next-gitAUR

• Longterm 4.4 — LTS-ядро версии 4.4.

https://www.kernel.org/ || linux-lts44AUR

• Longterm 4.9 — LTS-ядро версии 4.9.

https://www.kernel.org/ || linux-lts49AUR

• Longterm 4.14 — LTS-ядро версии 4.14.

https://www.kernel.org/ || linux-lts414AUR

• Longterm 4.19 — LTS-ядро версии 4.19.

https://www.kernel.org/ || linux-lts419AUR

• Longterm 5.4 — LTS-ядро версии 5.4.

https://www.kernel.org/ || linux-lts54AUR

Неофициальные ядра

• Aufs — совместимое с aufs ядро Linux. Полезно при работе с Docker.

http://aufs.sourceforge.net/ || linux-aufsAUR

• Ck — патч от Con Kolivas, повышение быстродействия для настольных систем с любым типом нагрузки.

http://ck.kolivas.org/ || linux-ckAUR

• Clear — патчи проекта Clear Linux от Intel. Содержит улучшения производительности и безопасности.

https://github.com/clearlinux-pkgs/linux || linux-clearAUR

• GalliumOS — ядро Linux с патчами GalliumOS для Хромбуков.

https://github.com/GalliumOS/linux || linux-galliumosAUR

• Libre — без проприетарных или обфусцированных драйверов устройств.

https://www.fsfla.org/ikiwiki/selibre/linux-libre/ || linux-libreAUR

• Liquorix — ядро, собранное из исходного кода Zen с настройками для Debian. Разработан для настольных, мультимедийных и игровых систем, часто используется в качестве замены основному ядру Debian. Создатель патча Liquorix, Damentz, также является разработчиком набора патчей Zen.

https://liquorix.net || linux-lqxAUR

• MultiPath TCP — ядро с поддержкой Multipath TCP.

https://multipath-tcp.org/ || linux-mptcpAUR

• pf-kernel — набор неплохих улучшений, не вошедших в mainline. Сопровождается разработчиком ядра. Предоставляет порты улучшений для новых версий ядра, если они не были выпущены официально. Наиболее важные нововведения — UKSM и планировщик процессорного времени PDS.

https://gitlab.com/post-factum/pf-kernel/wikis/README || Пакеты:

• Репозиторий разработчика pf-kernel, post-factum.
• Репозиторий с пакетами linux-pfAUR и linux-pf-preset-defaultAUR от создателя форка pf-kernel, Thaodan.
• linux-pf-gitAUR от yurikoles

• Realtime kernel — поддерживается небольшой группой разработчиков, возглавляемой Ingo Molnar. Патч позволяет применять kernel preemption практически ко всему ядру за исключением небольших участков кода («raw_spinlock critical regions»). Этого удалось добиться за счёт замены большинства спинлоков ядра на мьютексы с поддержкой наследования приоритета, а также перемещением всех прерываний (в том числе и программных) в потоки ядра.

https://wiki.linuxfoundation.org/realtime/start || linux-rtAUR , linux-rt-ltsAUR

• Tkg — ядро с набором патчей для планировщиков PDS и Project C / BMQ. Стандартный планировщик CFS также доступен. Изменения нацелены на улучшение баланса интерактивность/производительность в играх. Автор и сопроводитель — Etienne Juvigny (Tk-Glitch).

https://github.com/Frogging-Family/linux-tkg || not packaged? search in AUR

• VFIO — патч ядра от Alex Williamson с поддержкой PCI Passthrough для KVM на некоторых машинах.

https://lwn.net/Articles/499240/ || linux-vfioAUR , linux-vfio-ltsAUR

• XanMod — улучшение производительности ядер рабочих станций, игровых компьютеров, медиацентров и других систем. Включает планировщик MuQSS, планировщик ввода-вывода BFQ, алгоритм дедупликации памяти в реальном времени UKSM, алгоритм управления перегрузками TCP BBR, расширенный набор команд для архитектуры x86_64 и другие изменения.

https://xanmod.org/ || linux-xanmodAUR

Отладка регрессий

Прежде всего проверьте ядро linux-mainline AUR на предмет того, не была ли проблема уже решена. В прикреплённом комментарии указан репозиторий с уже собранными ядрами, так что собирать ядро вручную не придётся.

Если проблема проявляется не слишком часто, то имеет смысл попробовать LTS-ядро ( linux-lts ). Старые версии LTS-ядер можно найти в архиве Arch Linux.

Если избавиться от проблемы не удалось, попробуйте локализовать баг в linux-git AUR , после чего сообщите о нём в баг-трекер ядра. Важно проверять ванильное непропатченное ядро, чтобы убедиться, что причиной ошибки является не патч. Если проблемы вызывает патч, то сообщите об этом его автору.

Источник

Работаем с модулями ядра в Linux

Ядро — это та часть операционной системы, работа которой полностью скрыта от пользователя, т. к. пользователь с ним не работает напрямую: пользователь работает с программами. Но, тем не менее, без ядра невозможна работа ни одной программы, т.е. они без ядра бесполезны. Этот механизм чем-то напоминает отношения официанта и клиента: работа хорошего официанта должна быть практически незаметна для клиента, но без официанта клиент не сможет передать заказ повару, и этот заказ не будет доставлен.
В Linux ядро монолитное, т.е. все его драйвера и подсистемы работают в своем адресном пространстве, отделенном от пользовательского. Сам термин «монолит» говорит о том, что в ядре сконцентрировано всё, и, по логике, ничего не может в него добавляться или удаляться. В случае с ядром Linux — это правда лишь отчасти: ядро Linux может работать в таком режиме, однако, в подавляющем большинстве сборок возможна модификация части кода ядра без его перекомпиляции, и даже без его выгрузки. Это достигается путем загрузки и выгрузки некоторых частей ядра, которые называются модулями. Чаще всего в процессе работы необходимо подключать модули драйверов устройств, поддержки криптографических алгоритмов, сетевых средств, и, чтобы уметь это правильно делать, нужно разбираться в строении ядра и уметь правильно работать с его модулями. Об этом и пойдет речь в этой статье.

В современных ядрах при подключении оборудования модули подключаются автоматически, а это событие обрабатывается демоном udev, который создает соответствующий файл устройства в каталоге «/dev». Все это выполняется в том случае, если соответствующий модуль корректно установлен в дерево модулей. В случае с файловыми системами ситуация та же: при попытке монтирования файловой системы ядро подгружает необходимый модуль автоматически, и выполняет монтирование.
Если необходимость в модуле не на столько очевидна, ядро его не загружает самостоятельно. Например, для поддержки функции шифрования на loop устройстве нужно вручную подгрузить модуль «cryptoloop», а для непосредственного шифрования — модуль алгоритма шифрования, например «blowfish».

Поиск необходимого модуля

Модули хранятся в каталоге «/lib/modules/ » в виде файлов с расширением «ko». Для получения списка всех модулей из дерева можно выполнить команду поиска всех файлов с расширением «ko» в каталоге с модулями текущего ядра:

find /lib/modules/`uname -r` -name ‘*.ko’

Полученный список даст некоторое представление о доступных модулях, их назначении и именах. Например, путь «kernel/drivers/net/wireless/rt2x00/rt73usb.ko» явно указывает на то, что этот модуль — драйвер устройства беспроводной связи на базе чипа rt73. Более детальную информацию о модуле можно получить при помощи команды modinfo:

filename: /lib/modules/2.6.38-gentoo-r1/kernel/drivers/net/wireless/rt2x00/rt73usb.ko
license: GPL
firmware: rt73.bin
description: Ralink RT73 USB Wireless LAN driver.
version: 2.3.0
author: rt2x00.serialmonkey.com
depends: rt2x00lib,rt2x00usb,crc-itu-t
vermagic: 2.6.38-gentoo-r1 SMP preempt mod_unload modversions CORE2
parm: nohwcrypt:Disable hardware encryption. (bool)

Поле «firmware» указывает на то, что этот модуль сам по себе не работает, ему нужна бинарная микропрограмма устройства в специальном файле «rt73.bin». Необходимость в файле микропрограммы появилась в связи с тем, что интерфейс взаимодействия с устройством закрыт, и эти функции возложены на файл прошивки (firmware). Взять firmware можно с сайта разработчика, установочного диска, поставляемого вместе с устройством, или где-нибудь в репозиториях дистрибутива, затем нужно его скопировать в каталог «/lib/firmware», при чем имя файла должно совпадать с тем, что указано в модуле.
Следующее поле, на которое нужно обратить внимание — это поле «depends». Здесь перечислены модули, от которых зависит данный. Логично предположить, что модули друг от друга зависят, например модуль поддержки USB накопителей зависит от модуля поддержки USB контроллера. Эти зависимости просчитываются автоматически, и будут описаны ниже.
Последнее важное поле — «param». Здесь описаны все параметры, которые может принимать модуль при загрузке, и их описания. В данном случае возможен только один: «nohwcrypt», который, судя по описанию, отключает аппаратное шифрование. В скобках указан тип значения параметра.
Более подробную информацию о модуле можно прочитать в документации к исходным кодам ядра (каталог Documentation) в дереве исходных кодов. Например, найти код нужного видеорежима драйвера «vesafb» можно в файле документации «Documentation/fb/vesafb.txt» относительно корня дерева исходных кодов.

Загрузка и выгрузка модулей

Загрузить модуль в ядро можно при помощи двух команд: «insmod» и «modprobe», отличающихся друг от друга возможностью просчета и удовлетворения зависимостей. Команда «insmod» загружает конкретный файл с расширением «ko», при этом, если модуль зависит от других модулей, еще не загруженных в ядро, команда выдаст ошибку, и не загрузит модуль. Команда «modprobe» работает только с деревом модулей, и возможна загрузка только оттуда по имени модуля, а не по имени файла. Отсюда следует область применения этих команд: при помощи «insmod» подгружается файл модуля из произвольного места файловой системы (например, пользователь скомпилировал модули и перед переносом в дерево ядра решил проверить его работоспособность), а «modprobe» — для подгрузки уже готовых модулей, включенных в дерево модулей текущей версии ядра. Например, для загрузки модуля ядра «rt73usb» из дерева ядра, включая все зависимости, и отключив аппаратное шифрование, нужно выполнить команду:

# modprobe rt73usb nohwcrypt=0

Загрузка этого модуля командой «insmod» произойдет следующим образом:

# insmod /lib/modules/2.6.38-gentoo-r1/kernel/drivers/net/wireless/rt2x00/rt73usb.ko nohwcrypt=0

Но нужно помнить, что при использовании «insmod» все зависимости придется подгружать вручную. Поэтому эта команда постепенно вытесняется командой «modprobe».

После загрузки модуля можно проверить его наличие в списке загруженных в ядро модулей при помощи команды «lsmod»:

# lsmod | grep rt73usb

Module	Size	Used by
rt73usb	17305	0
crc_itu_t	999	1	rt73usb
rt2x00usb	5749	1	rt73usb
rt2x00lib	19484	2	rt73usb,rt2x00usb

Из вывода команды ясно, что модуль подгружен, а так же в своей работе использует другие модули.
Чтобы его выгрузить, можно воспользоваться командой «rmmod» или той же командой «modprobe» с ключем «-r». В качестве параметра обоим командам нужно передать только имя модуля. Если модуль не используется, то он будет выгружен, а если используется — будет выдана ошибка, и придется выгружать все модули, которые от него зависят:

# rmmod rt2x00usb
ERROR: Module rt2x00usb is in use by rt73usb

# rmmod rt73usb
# rmmod rt2x00usb

После выгрузки модуля все возможности, которые он предоставлял, будут удалены из таблицы ядра.

Для автоматической загрузки модулей в разных дистрибутивах предусмотрены разные механизмы. Я не буду вдаваться здесь в подробности, они для каждого дистрибутива свои, но один метод загрузки всегда действенен и удобен: при помощи стартовых скриптов. В тех же RedHat системах можно записать команды загрузки модуля прямо в «/etc/rc.d/rc.local» со всеми опциями.
Файлы конфигурация модулей находится в каталоге «/etc/modprobe.d/» и имеют расширение «conf». В этих файлах преимущественно перечисляются альтернативные имена модулей, их параметры, применяемые при их загрузке, а так же черные списки, запрещенные для загрузки. Например, чтобы вышеупомянутый модуль сразу загружался с опцией «nohwcrypt=1» нужно создать файл, в котором записать строку:

options rt73usb nohwcrypt=1

Черный список модулей хранится преимущественно в файле «/etc/modules.d/blacklist.conf» в формате «blacklist ». Используется эта функция для запрета загрузки глючных или конфликтных модулей.

Сборка модуля и добавление его в дерево

Иногда нужного драйвера в ядре нет, поэтому приходится его компилировать вручную. Это так же тот случай, если дополнительное ПО требует добавление своего модуля в ядро, типа vmware, virtualbox или пакет поддержки карт Nvidia. Сам процесс компиляции не отличается от процесса сборки программы, но определенные требования все же есть.
Во первых, нужен компилятор. Обычно установка «gcc» устанавливает все, что нужно для сборки модуля. Если чего-то не хватает — программа сборки об этом скажет, и нужно будет доустановить недостающие пакеты.
Во вторых, нужны заголовочные файлы ядра. Дело в том, что модули ядра всегда собираются вместе с ядром, используя его заголовочные файлы, т.к. любое отклонение и несоответствие версий модуля и загруженного ядра ведет к невозможности загрузить этот модуль в ядро.
Если система работает на базе ядра дистрибутива, то нужно установить пакеты с заголовочными файлами ядра. В большинстве дистрибутивов это пакеты «kernel-headers» и/или «kernel-devel». Для сборки модулей этого будет достаточно. Если ядро собиралось вручную, то эти пакеты не нужны: достаточно сделать символическую ссылку «/usr/src/linux», ссылающуюся на дерево сконфигурированных исходных кодов текущего ядра.
После компиляции модуля на выходе будет получен один или несколько файлов с расширением «ko». Можно попробовать их загрузить при помощи команды «insmod» и протестировать их работу.
Если модули загрузились и работают (или лень вручную подгружать зависимости), нужно их скопировать в дерево модулей текущего ядра, после чего обязательно обновить зависимости модулей командой «depmod». Она пройдется рекурсивно по дереву модулей и запишет все зависимости в файл «modules.dep», который, в последствие, будет анализироваться командой «modprobe». Теперь модули готовы к загрузке командой modprobe и могут загружаться по имени со всеми зависимостями.
Стоит отметить, что при обновлении ядра этот модуль работать не будет. Нужны будут новые заголовочные файлы и потребуется заново пересобрать модуль.

«Слушаем» что говорит ядро

При появлении малейших неполадок с модулем, нужно смотреть сообщения ядра. Они выводятся по команде «dmesg» и, в зависимости от настроек syslog, в файл «/var/log/messages». Сообщения ядра могут быть информативными или отладочными, что поможет определить проблему в процессе работы модуля, а могут сообщать об ошибке работы с модулем, например недостаточности символов и зависимостей, некорректных переданных параметрах. Например, выше рассмотренный модуль «rt73usb» требует параметр типа bool, что говорит о том, что параметр может принимать либо «0», либо «1». Если попробовать передать «2», то система выдаст ошибку:

# modprobe rt73usb nohwcrypt=2
FATAL: Error inserting rt73usb (/lib/modules/2.6.38-gentoo-r1/kernel/drivers/net/wireless/rt2x00/rt73usb.ko): Invalid argument

Ошибка «Invalid argument» может говорить о чем угодно, саму ошибку ядро на консоль написать не может, только при помощи функции «printk» записать в системный лог. Посмотрев логи можно уже узнать в чем ошибка:

# dmesg | tail -n1
rt73usb: `2′ invalid for parameter `nohwcrypt’

В этом примере выведена только последняя строка с ошибкой, чтобы не загромаждать статью. Модуль может написать и несколько строк, поэтому лучше выводить полный лог, или хотя бы последние строк десять.
Ошибку уже легко найти: значение «2» неприемлемо для параметра «nohwcrypt». После исправления, модуль корректно загрузится в ядро.

Из всего сказанного можно сделать один вывод: ядро Linux играет по своим правилам и занимается серьезными вещами. Тем не менее — это всего лишь программа, оно, по сути, не сильно отличается от других обычных программ. Понимание того, что ядро не так уж страшно, как кажется, может стать первым шагом к пониманию внутреннего устройства системы и, как результат, поможет быстро и эффективно решать задачи, с которыми сталкивается любой администратор Linux в повседневной работе.

Источник