【 LPI-Japan 】 LPIC Level2/Level3を受けてみよう！

【 LPI-Japan 】 L P I C Level2を受けてみよう！第2号(2005.07.15発行)

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□□□ Linux学習に役立つメールマガジン
□□ 【 LPI-Japan 】 LPIC Level2を受けてみよう！
□                                           No.002 [2005年  7月 15日]
                                                毎月第2・第4金曜日発行
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                                                 http://www.lpi.or.jp/
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皆さん、こんにちは！
第2回目の今回は、Level 2の試験範囲の中から、Topic 201: Linuxカーネルに
ついて解説します。

学習にあたって理解できないポイントについての質問を募集します。
採用になった方には、LPIC特製Tシャツ、LPIC君ぬいぐるみ等の記念品を贈呈
します。どんどんご質問をお寄せください。
◆ご質問・ご意見はこちら→　mail@lpi.or.jp

□□□ CONTENTS xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

   01: Topic 201: Linuxカーネルの試験範囲
   02: カーネルのコンポーネント
   03: カーネルのコンパイル
   04: カーネルへのパッチ適用
   05: カーネルのカスタマイズ

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  01│Topic 201: Linuxカーネルの試験範囲
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今回はLPIC level 2の試験範囲の中から、Topic 201: Linuxカーネルに
ついて解説します。

Linuxカーネルに関する出題は、以下の4つのポイントに分かれています。

2.201.1 カーネルコンポーネント 1
2.201.2 カーネルのコンパイル 1
2.201.3 カーネルへのパッチ適用 2
2.201.4 カーネルのカスタマイズ 1

ウェイトは1か2とあまり高くはありませんが、狭い意味でLinuxとは
Linuxカーネルのことです。Linuxカーネルに関する一通りの知識はつけて
おきましょう。

学習にあたっては、Linuxカーネルの機能に関する内容と、それらに関連
するファイルやコマンドを把握していくことが重要です。


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  02│カーネルのコンポーネント
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Linuxカーネルはカーネル本体とローダブルモジュールから構成されます。
カーネル本体はvmlinux、あるいはvmlinuzというファイル名となりますが、
実際にはカーネルのバージョン番号などがファイル名に付加されて区別が
できるようになっています。

▼カーネルのバージョン
メジャー.マイナー.サブレベル-エクストラ

メジャーバージョン：現在は2系
マイナーバージョン：現在は.4か.6。偶数が安定版、奇数が開発版。
サブレベル：バグフィックスなどの修正が行われると上がる
エクストラバージョン：Linuxディストリビューションで使用されている

▼圧縮されたカーネル
カーネル本体は圧縮されており、その形式によってzImage、あるいは
bzImageと呼ばれます。様々な機能をカーネルに組み込むとサイズが大きく
なるため、より大きなサイズを扱えるbzImage形式が多く使用されます。
イメージ形式の選択はカーネルのコンパイル時に指定できます。


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  03│カーネルのコンパイル
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カーネルをコンパイルすることで、カーネルのソースコードから実行可能な
カーネルとローダブルモジュールが作成されます。コンパイル作業にあたって
重要なポイントは以下の通り。


▼コンパイルの流れ
カーネルのコンパイルはmakeコマンドに様々なオプションをつけて実行する
ことで行います。基本的な流れは以下の通り。

▽ソースコードを展開
1. 展開したしたディレクトリ（多くの場合/usr/src/linux）に移動
2. make mrproper 各種設定ファイルを削除する
3. make config カーネルオプションの設定を行う
4. make dep 依存関係のチェックを行う
5. make clean 不要なファイルの削除を行う
6. make bzImage カーネル本体を構築する
7. make modules ローダブルモジュールをコンパイルする
8. make modules_install ローダブルモジュールをインストールする


▼カーネルオプションの設定方法
カーネルオプションの設定を行うことで、コンパイル内容の指示を行う
.configファイルが生成されます。
make configで行うカーネルオプションの設定にはいくつかの方法がある。

・config 文字ベースで対話的に設定を行う
・menuconfig 　　　　文字ベースのメニュー形式で設定を行う
・xconfig X Window上でGUI形式で設定を行う
・oldconfig 　　　　用意されている.configファイルに無い項目のみ
　　　　　　　　　　　　文字ベースで対話的に設定を行う


▼ローダブルモジュールのインストール
1つのシステムディスク上に複数のカーネルをインストールし、ブート
ローダーで使用するカーネルを切り替えることで、異なるバージョンの
カーネルを切り替えて使用できます。
カーネル本体とモジュールのバージョンは対応関係にあるので、ローダブル
モジュールは使用するカーネル本体に合わせて、別々のディレクトリに
インストールされます。インストール先ディレクトリは以下の通り。

/lib/modules/カーネルバージョン/


▼ブートローダー LILO
カーネルをメモリに読み込んでシステムを起動するためには、ブート
ローダーを使用します。Linuxで標準的に使用されているブートローダーに
はLILO(LInux LOader）があります。
LILOの設定ファイル/etc/lilo.confにシステム起動に使用するカーネルの
イメージファイル名を指定する必要があります。

▼RAMディスク
システムに必要となる機能をカーネルに組み込まず、モジュールとして
コンパイルした場合には、システム起動にRAMディスクを使用します。
RAMディスクにはシステム起動に必要となるモジュールが含まれており、
メモリ上に展開したRAMディスクのファイルシステムからそれらの
モジュールを読み出します。
システムの起動に必要なRAMディスクファイルを作成するには
mkinitrdコマンドを使用します。また、使用するRAMディスクファイルは
ブートローダーの設定ファイルで指定する必要があります。


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  04│カーネルへのパッチ適用
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カーネルのソースコードはフルセット以外に、前のバージョンの差分のみが
提供されています。この差分をパッチと呼んでいます。


▼パッチの展開
パッチは圧縮ファイルとして提供されています。拡張子が.gzの場合には
gzipコマンドで、.bz2の場合にはbzip2コマンドで展開を行います。


▼パッチの適用
パッチを適用するにはpatchコマンドを以下のように実行します。

patch -p1 < パッチファイル

-p1オプションは、パッチファイル内のパッチを当てる対象ファイルへの
パス名の先頭にある「/」を取って適用します。数値は先頭からいくつの
/を取って適用するかを指定します。


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  05│カーネルのカスタマイズ
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Linuxのカーネルは目的に応じてカスタマイズできますが、その方法は
カーネルコンパイルの他にローダブルモジュールの使用やカーネル
パラメータの変更などがあげられます。

▼ローダブルモジュールの使用
ローダブルモジュールは必要に応じてメモリにロードして使用する
カーネルの機能です。Linuxの様々な機能はモジュールとして実装されて
おり、機能を取捨選択することが出来ます。

insmodコマンドを使用してモジュールをロードします。現在ロード
されているモジュールの一覧を表示するにはlsmodコマンドを使用します。

モジュールには単体で動作するものだけでなく、他のモジュールを必要と
するものもあります。これをモジュールの依存関係と呼びます。ロード
するモジュールの依存関係を解消して必要となるモジュールを自動的に
ロードするにはmodprobeコマンドを使用します。

▼カーネルパラメータの変更
カーネルパラメータは/proc/sys/kernel/ディレクトリ以下に仮想ファイル
として存在しています。この仮想ファイルの内容を参照することで
カーネルの状態を確認できます。また、仮想ファイルの内容を変更する
ことで、システムを動作させながらカーネルの状態を変更することが
できます。

他に、sysctlコマンドを使ってパラメータを変更したり、
/etc/sysctl.confを記述することでシステム起動時にパラメータを
自動的に変更できるシステムもあります。

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最近のLinuxディストリビューションは様々なシステムで動作するように
あらかじめ沢山のモジュールをインストールし、ハードウェアの構成を
認識して、必要なモジュールが自動的にロードされるようになっています。
このため、かなり意識して学習しないとLinuxカーネルについての知識を
修得することはできないでしょう。
自分のシステムにLinuxカーネルをソースコードからコンパイルして
インストールしてみるのは非常に勉強になります。また、ネットワーク
インターフェースカードなどを追加して、手動で使用できるようにして
みるのもよいでしょう。
Linuxカーネルはシステムの基盤となる部分ですので、じっくりと修得
したいものです。
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◆今回の解説について、理解できないポイントがあればどんどん質問を。
◆採用になった方にはLPIオリジナルの記念品を贈呈します。
◆ご質問・ご意見はこちら→　mail@lpi.or.jp


次回は「システム起動」について解説します。

（文章作成：（株）びぎねっと 宮原 徹）

 
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お楽しみに！

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