Углубление в параметры ядра. Часть 1: загрузочные параметры



Книга Углубление в параметры ядра. Часть 1: загрузочные параметры

Диапазон статьи.

EC2 (эластичное облако вычислений) — это наиболее часто используемый AWS-сервис, поскольку он надёжен, гибок и позволяет масштабируемость. EC2 можно назвать “хребтом” AWS, т.к. прямо или косвенно он задействуется во множестве других сервисов AWS. По большей части публичные AMI, предоставляемые Amazon и другими крупными вендорами, уже прошли тщательные испытания на пригодность использования в продакшене. Тем не менее иногда возникает необходимость подстройки поведения инстансов EC2 через изменение параметров их ядер. 

В текущей серии статей мы рассмотрим, что представляют собой параметры ядра (включая параметры его загрузки), а также как изменять эти параметры для Amazon Linux 1/2, RHEL 5/6/7/8, CentOS 6/7, SLES 12/15 и Ubuntu 14.04/16.04/18.04/20.04 на инстансах AWS EC2. Это будет первой частью погружения в тему параметров ядра. 

Приступим.

Знакомство с параметрами ядра

Ядро Linux — это сложный элемент ПО, чьё поведение, как и поведение любого другого ПО, зависит от параметров по умолчанию, установленных в коде самого этого ядра. К примерам этого поведения можно отнести то, как ядро управляет диском, памятью или загрузкой системы. Эти параметры определяют поведение Linux, и в целях корректировки поведения системы могут быть изменены как в процессе работы ядра, так и при его загрузке.

Существует 3 способа, с помощью которых вы можете добавлять или редактировать эти параметры. Выбор одного из них будет зависеть от конкретного случая.

  1. При загрузке ядра (загрузочные параметры). Эти параметры вызываются через загрузчика ОС. 
  2. В процессе работы ядра через псевдо-файловые системы /proc и /sys, используя “sysctl”.
  3. При компиляции (или перекомпиляции) ядра и его подсистем (вроде initrd).

В этой статье я обширно рассмотрел загрузочные параметры ядра, а именно: что это такое и как их можно добавлять, редактировать или удалять. В дальнейших статьях серии я рассмотрю остальные 2 варианта с соответствующими примерами. Я также представлю вам пример проблемы, решённой мной в прошлом, относящийся к третьему варианту, чтобы сформировать полноценное понимание темы.

Загрузочные параметры ядра

В процессе загрузки Linux требуется ряд параметров, посредством которых ядру предоставляется информация об аппаратных средствах. В частности, нам приходится иметь дело с этими параметрами, когда ядро не способно определить конкретный параметр самостоятельно, и мы добавляем его вручную. А иногда мы редактируем параметры для переопределения их значений, обнаруживаемых ядром.

За загрузку и запуск ядра Linux отвечает загрузчик ОС, поэтому, чтобы иметь возможность передать параметры загрузки, мы используем специализированный загрузчик вроде GRUB.

Загрузочные параметры ядра определяются в виде списка строк, разделённых пробелами следующим образом:
name[=value_1][,value_2]…[,value_10].

На данный момент код ядра может обрабатывать максимум 10 отделённых запятыми значений параметров. Тем не менее допускается переиспользование одного и того же ключевого слова. 

К примеру, приведу конфигурацию grub для инстанса на Amazon Linux 1. В ней я изменил параметр “console”, определив для него 2 значения (допускается до 10).

kernel /boot/vmlinuz-4.14.77-70.59.amzn1.x86_64 root=LABEL=/ console=ttyS0,tty1 selinux=0

Мы можем также предоставить ядру параметры загрузки, приведённые ниже. Здесь вместо определения значений “console” в виде одного параметра мы повторно использовали console для определения другого значения. При необходимости каждый параметр “console” может содержать до 10 значений, что позволяет выйти за рамки предыдущих ограничений. 

kernel /boot/vmlinuz-4.14.77-70.59.amzn1.x86_64 root=LABEL=/ console=ttyS0 console=tty1 selinux=0

Существует несколько способов изменения загрузочных параметров ядра. Кроме того, все дистрибутивы Linux (кроме Ubuntu), упомянутые ранее, используют схожие шаги для изменения этих параметров. 

1. Универсальный способ—обновление загрузочных параметров через утилиту grubby

grubby— это инструмент командной строки для обновления и отображения информации о файлах конфигурации загрузчика. grubby отлично работает со всеми дистрибутивами Linux, включая Amazon Linux 1/2, RHEL 5/6/7/8, CentOS 6/7 и SLES 12/15, но при этом не дружит с Ubuntu.

PS: grubby по умолчанию установлен на все дистрибутивы Linux, кроме SLES. Инструкции по его установке вы можете найти в разделе “Добавить репозиторий и установить вручную” здесь.

Преимущества grubby

Работа с таким инструментом, как grubby, предоставляет множество преимуществ, включая простоту и согласованность во многих дистрибутивах. Для использования grubby вам также не нужно обладать глубокими познаниями об его файлах конфигурации. Например, вы можете получить рабочее ядро при помощи одной команды:

# grubby --default-kernel
/boot/vmlinuz-4.14.181-108.257.amzn1.x86_64

Обратите внимание, что это текущая версия ядра. Вы получите её же при помощи команды “uname-r” (текущая версия ядра) или через запись меню “default” в файле конфигурации. Более подробную информацию вы можете получить при помощи опции -info (аналогично использованию файла конфигурации):

# grubby --info /boot/vmlinuz-$(uname -r) 
index=0
kernel=/boot/vmlinuz-4.14.181-108.257.amzn1.x86_64
args="console=tty1,ttyS0 selinux=0 nvme_core.io_timeout=4294967295" 
root=LABEL=/
initrd=/boot/initramfs-4.14.181-108.257.amzn1.x86_64.img

Попробуйте также опцию “grubby -info ALL”. 

С остальными опциями вы можете ознакомиться при помощи “grubby -help”.

В процессе загрузки загрузчик передаёт параметры ядру Linux в буфер памяти под названием kernel command line (командная строка ядра). Файл /proc/cmdline в псевдо-файловой системе /proc также содержит копию этих параметров. Проверить это мы можем при помощи следующей команды:

# cat /proc/cmdline 
root=LABEL=/ console=tty1 console=ttyS0 selinux=0 nvme_core.io_timeout=4294967295

Работа с grubby

Чтобы добавить/изменить параметры ядра посредством grubby, нам нужно указать параметры при помощи -args=args совместно с опцией -update-kernel=default-kernel-path. Например, я добавил параметры “clocksource=tsc tsc=reliable”. Параметр “clocksource=tsc” устанавливает источник тактовой частоты как tsc (clocksource=tsc), если он ещё таковым не установлен. Параметр же “tsc=reliable” отключает все проверки стабильности TSC в процессе загрузки.

# grubby --args="clocksource=tsc tsc=reliable" --update-kernel /boot/vmlinuz-$(uname -r)

PS. Для удаления существующих параметров используйте команду -remove-arguments.

Перезагрузите систему и убедитесь, что параметры “clocksource=tsc tsc=reliable” добавлены:

# reboot 
# cat /proc/cmdline 
root=LABEL=/ console=tty1 console=ttyS0 selinux=0 nvme_core.io_timeout=4294967295 clocksource=tsc tsc=reliable

Либо просто проверьте это через grubby:

# grubby --info /boot/vmlinuz-$(uname -r)

В дальнейшем вы можете убедиться, что источником тактовой частоты определён tsc, при помощи следующей команды:

# cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource 
tsc

Это всё, что касается grubby.

2. Дистрибутивы Linux с Legacy GRUB

Amazon Linux 1 аналогично RHEL6.X, RHEL5.X и CentOS использует в качестве загрузчика GRUB (также известный как Legacy RUB). Узнать версию в подобных дистрибутивах вы можете так:

# grub-install -v 
grub-install (GNU GRUB 0.97)

Файл конфигурации GRUB располагается в /boot/grub/grub.conf и содержит две символические ссылки на себя: /etc/grub.conf и /boot/grub/menu.lst. Нам нужно изменить эту конфигурацию grub, добавив дополнительные параметры загрузки ядра. Однако, чтобы сделать это эффективно, давайте сначала разберём основы конфигурации grub. Ниже приведён её пример из инстанса EC2 Amazon Linux 1.

Конфигурация GRUB

# cat /etc/grub.conf 
# создаётся с помощью imagebuilder 
default=0 
timeout=0 
hiddenmenu

title Amazon Linux 2018.03 (4.14.181-108.257.amzn1.x86_64) 
root (hd0,0) 
kernel /boot/vmlinuz-4.14.181-108.257.amzn1.x86_64 root=LABEL=/ console=tty1 console=ttyS0 selinux=0 nvme_core.io_timeout=4294967295 
initrd /boot/initramfs-4.14.181-108.257.amzn1.x86_64.img

title Amazon Linux 2018.03 (4.14.177-107.254.amzn1.x86_64) 
root (hd0,0) 
kernel /boot/vmlinuz-4.14.177-107.254.amzn1.x86_64 root=LABEL=/ console=tty1 console=ttyS0 selinux=0 nvme_core.io_timeout=4294967295 
initrd /boot/initramfs-4.14.177-107.254.amzn1.x86_64.img

Здесь, как вы видите, присутствует более 1 записи меню. Запись меню наряду с параметрами содержит информацию о расположении образов ядра и initrd. Каждая запись начинается с “title…” и содержит численный порядок, начиная с 0. Значение “default” определяет текущий образ ядра, который используется для загрузки serve=. В конфигурации, приведённой выше, значение представлено как “0”. Это означает, что действует первая запись меню (4.14.181–108.257.amzn1.x86_64). Давайте взглянем на строку ядра. Вся структура name[=value_1], указанная после местоположения образа ядра (выделена жирным курсивом и разделена пробелами), представляет параметры загрузки:

kernel /boot/vmlinuz-4.14.181–108.257.amzn1.x86_64 root=LABEL=/ console=tty1 console=ttyS0 selinux=0 nvme_core.io_timeout=4294967295

Важно знать её, чтобы добавлять параметры в правильную запись меню. 

Работа с конфигурацией GRUB

Теперь отредактируйте файл конфигурации (/etc/grub.conf) в предпочтительном редакторе и добавьте/измените нужные вам параметры. Я добавил те же параметры “clocksource=tsc tsc=reliable”, что и ранее.

kernel /boot/vmlinuz-4.14.181–108.257.amzn1.x86_64 root=LABEL=/ console=tty1 console=ttyS0 selinux=0 nvme_core.io_timeout=4294967295 clocksource=tsc tsc=reliable

Перезапустите систему, чтобы изменения вступили в силу. Проверить это мы можем тем же способом, что и в опции 1:

# reboot 
# cat /proc/cmdline 
root=LABEL=/ console=tty1 console=ttyS0 selinux=0 nvme_core.io_timeout=4294967295 clocksource=tsc tsc=reliable

Несмотря на то, что эта опция работает прекрасно и широко используется, её недостаток в том, что она требует от вас наличия базового понимания конфигурации grub. Кроме того, вам нужно знать, какая запись меню активна и где изменять параметры.

3. Дистрибутивы Linux с загрузчиком GRUB2

Amazon Linux 2, так же как RHEL7.X, CentOS7, SLES15 и SLES12, использует в качестве загрузчика GRUB2. Узнать версию такого дистрибутива вы можете следующим образом:

# grub2-install -V 
grub2-install (GRUB) 2.03

Для систем, по умолчанию использующих загрузчик GRUB2, конфигурация этого загрузчика размещается в /boot/grub2/grub.cfg. Управлять этим файлом должен только сам GRUB2, поскольку он генерирует его автоматически посредством grub2-mkconfig с использованием шаблонов из каталога /etc/grub.d и файла /etc/default/grub. Об этом мы поговорим чуть позже.

Понимание конфигурации GRUB2 

PS. Если вы используете инстансы из семейства ARM, упомянутые здесь и здесь, то конфигурация grub должна располагаться где-то в каталоге /boot/efi/EFI. К примеру, для RHEL7, работающего на ARM, это будет /boot/efi/EFI/redhat/grub.cfg.

Загрузочные параметры ядра дистрибутивов, использующих GRUB2, определены в каталоге /etc/default/grub. Давайте взглянем на пример из инстанса на Amazon Linux 2:

# cat /etc/default/grub 
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="console=tty0 console=ttyS0,115200n8 net.ifnames=0 biosdevname=0 nvme_core.io_timeout=4294967295 rd.emergency=poweroff rd.shell=0" 
GRUB_TIMEOUT=0 
GRUB_DISABLE_RECOVERY="true"

“GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT” содержит загрузочные параметры (командной строки) ядра. Это строка, в которой мы редактируем конфигурацию grub для изменения загрузочных параметров.

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT=”console=tty0 console=ttyS0,115200n8 net.ifnames=0 biosdevname=0 nvme_core.io_timeout=4294967295

Работа с конфигурацией GRUB2 

Отредактируйте файл конфигурации grub (/etc/default/grub.conf) с помощью предпочтительного редактора. Добавьте/измените интересующие вас параметры для строки GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT. Например, я добавил параметры systemd.log_level=debug systemd.log_target=console. Эти дополнительные параметры активируют режим отладки системы и перенаправляют в консоль. Итак, после обновления моя запись в файле /etc/default/grub будет выглядеть примерно так:

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT=”console=tty0 console=ttyS0,115200n8 net.ifnames=0 biosdevname=0 nvme_core.io_timeout=4294967295 rd.emergency=poweroff rd.shell=0 systemd.log_level=debug systemd.log_target=console”

Теперь, чтобы автоматически сгенерировать конфигурацию grub2 на основе добавленных параметров, нам нужно запустить grub2-mkconfig, добавив путь к этой конфигурации:

# grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

Перезагрузите систему и проверьте, вступили ли изменения в силу из /proc/cmdline, как мы делали ранее.

4. Для инстансов EC2 на Ubuntu 14.04 / 16.04 / 18.04 / 20.04 

GRUB2 является предустановленным загрузчиком и менеджером для Ubuntu, начиная с версии 9.10. Именно поэтому процесс изменения загрузочных параметров ядра практически такой же, как и для других дистрибутивов Linux с GRUB2, которые мы рассмотрели выше.

В данном случае местоположением файла конфигурации будет /etc/default/grub.d/50-cloudimg-settings.cfg.

Для добавления параметров откройте в редакторе /etc/default/grub.d/50-cloudimg-settings.cfg и измените нужные параметры в GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT, как мы делали ранее. 

После этого выполните команду update-grub, чтобы повторно сгенерировать уже обновлённую конфигурацию grub:

# update-grub

PS. update-grub — это альтернатива или, так скажем, сокращённая версия команды grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg.

Итог

На этом всё. Надеюсь, эта статья была для вас полезна. Во второй её части мы поговорим о параметрах выполнения ядра и многом другом. 

57   0  
    Ничего не найдено.

Добавить ответ:
Отменить.