PDF de programación - Administración UNIX: Gestión de kernel y dispositivos

Administración UNIX:
Gestión de kernel y

dispositivos

Juan Hernando Vieites

jhernando@fi.upm.es

Octubre 2014

jhernando@fi.upm.es

Administraci ón UNIX: Gesti ón del kernel y dispositivos

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El kernel de un sistema UNIX y los
dispositivos

• La mayoría, si no todos los núcleos de sistemas

UNIX/Linux siguen un diseño monolítico: todo el código
ejecuta en el mismo espacio de direcciones

• El kernel se encarga de abstraer los detalles de bajo nivel

de acceso a los dispositivos.

• Dichos detalles los conocen los controladores de

dispositivos, que en muchos casos se presentan en forma
de módulos que pueden ser cargados y descargados
dinámicamente.

• El kernel expone ciertas funcionalidades de los

controladores a través de /proc, los ficheros de /dev y
/sys en algunos Linux.

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Mensajes del kernel

• Ante cualquier eventualidad (conexión/desconexión de
dispositivos, errores, ...) el núcleo proporciona una traza
que se puede consultar en /var/log/dmesg o bien con el
mandato dmesg

• La mayor parte de los mensajes también se almacenan en
el registro de sistema el cual se halla en /var/log/syslog.
• Este registro presenta información importante cuando para

depuración de la configuración o funcionamiento de un
dispositivo.

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Dispositivos

El sistema de ficheros /dev

• /dev expone los dispositivos hardware como ficheros

virtuales.

• Cada fichero lleva asociados 2 números que sirven para

saber que controlador lo maneja:

• major: que identifica el tipo de dispositivo
• minor: que determina la instancia y subtipo.

Creación de dispositivos

• Los ficheros de dispositivo pueden ser creados con el

mandato mknod

• En los UNIX actuales es muy raro tener que hacerlo

manualmente ya que /dev su rellena automáticamente al
arranque e incluso de manera dinámica en ejecución.

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Personalización del kernel

Motivación
Se trata de algo poco habitual, pero puede hacer falta
configurar el kernel si queremos:

• Añadir soporte para:

• Algún dispositivo poco común.
• Sistemas de ficheros no convencionales.
• Nuevas llamadas al sistema.

• Maximizar el rendimiento de alguna aplicación.

Métodos de personalización

• Modificar parámetros dinámicos.
• Cargar módulos.
• Proporcionar opciones y directivas desde el cargador de

arranque.

• Configurar y compilar el código.

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Configuración dinámica del kernel en
Linux

Configuración temporal

• Consiste en escribir valores sobre ficheros especiales que

se pueden encontrar en /proc, /proc/sys o /sys

• Por ej, /proc/sys/fs/file-max determina el número

máximo de ficheros que se puede tener abierto.

Configuración permanente

• Para no perder los cambios al reiniciar se usa el mandato

• Dicho mandato modifica el fichero /etc/sysctl.conf, que

sysctl.

se lee al arranque.

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Compilar el kernel en Linux

Instrucciones genéricas
Una vez descargado el código fuente desde un paquete de la
distribución o desde kernel.org, estando en el directorio raíz del
código se procede a:

• Configurar: make gconfig, make xconfig, make

menuconfig

• Limpiar una compilación previa: make clean
• Compilar: make y make modules install
• Copiar arch/i386/boot/bzImage a /boot/vmlinuz-name
• Copiar arch/i386/boot/System.map a

/boot/System.map-name

• Copiar arch/i386/boot/config a /boot/config-name
• Añadir reglas al cargador de arranque para el nuevo

núcleo.

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Gestión de módulos

Módulos de carga dinámica (LKM)

• Son objetos de código que pueden ser cargados (y

descargados) dentro el núcleo en tiempo de ejecución.

• Normalmente residen en /lib/modules/uname -r

Operaciones con módulos
Las operaciones de bajo nivel son:

• Carga: insmod archivo [opciones]
• Descaga: rmmod nombre
• Listado: lsmod

Es preferible usar modprobe y modprobe -r, en vez de insmod
y rmmod ya que manejan mejor las dependencias y errores.

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Gestión de módulos

Configuración de módulos

• La configuración de la carga de módulos está contenida en
/etc/modules o en ficheros dentro de /etc/modprobe.d/

• La configuración contiene rutas a ficheros objecto de

contiene una lista módulos que cargar incondicionalmente
al arranque.

módulos, alias, parámetros para la carga del módulo, listas
negras, ...

• En algunos distribuciones, el fichero /etc/modules

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Gestión de módulos

Compilación

• La compilación de un módulo requiere tener las cabeceras,
el System.map y la configuración del núcleo para el cual se
va a compilar. (paquete linux-headers-‘uname -r‘ en el
caso de distribuciones tipo Debian).

• Lo mejor es siempre seguir las instrucciones del fabricante

y en su defecto las de la distribución.

Dynamic Kernel Module System (DKMS)
Se trata de un sistema de compilación dinámico de módulos
que permite cambiar de kernel sin tener que recompilar
manualmente los módulos que funcionan bajo este sistema.

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Gestión dinámica de dispositivos:
udev

Introducción

• Udev es un sistema de gestión de dispositivos que se

encarga, entre otras cosas, de crear dinámicamente los
ficheros especiales presentes en /dev.

• Evita la proliferación de ficheros en /dev.
• Permite asegurar un nombrado consistente.

Arquitectura

• El núcleo es un demonio (udevd) que ejecuta en espacio

de usuario.

• udevd escucha eventos del kernel por un socket netlink
• Se configura por ficheros de reglas en /etc/udev

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Gestión dinámica de dispositivos:
udev

udevadm

• udevadm es el mandato que se usa para consultar y

gestionar el estado de los disposivos.

• Básicamente es una herramienta para inspeccionar y

modificar el contenido del sistema de ficheros virtual /sys

Ejemplos
udevadm monitor
udevadm info --attribute-walk --name=/dev/sda
udevadm info -a -n sda

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Gestión dinámica de dispositivos:
udev

Reglas de udev

• udev usa reglas para determinar el nombrado y manejo de

los dispositivos.

• La configuración maestra está /etc/udev/udev.conf

aunque normalmente es casi vacía.

• Las reglas se hallan en /lib/udev/rules.d (sistema) y
/etc/udev/udev.d/ (local) y son ficheros de extension
.rules

• La sintaxis es: clausula patron, [clausula patron, . . . ]

clausula asignación [. . . , clausula asignación]

Ejemplo: Nombrado persistente de una interfaz de red

SUBSYSTEM=="net", DRIVERS=="?*", ATTR{address}=="00:1a:92:9b:b1:02",

ATTR{type}=="1", NAME="eth0"

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