커널 버전이 높아질 수록 커널은 복잡해지고, 더 방대해졌다. 주요 디렉토리를 살펴보자.

새로운 타겟 보드에 커널을 포팅하는 경우, 대부분 CPU, SOC 및 타겟 보드와 관련된 arch 디렉토리, 각종 디바이스 드라이버를 구현하는 driver 디렉토리, 그리고 사운드 드라이버를 위한 sound 디렉토리가 주요 편집 대상이 된다.

특히 그중에서도 arch 디렉토리는 새로운 타겟을 추가할 때 매우 중요하다. 아래 표는 이에 대한 설명이다.

.config 파일을 보자.

CONFIG_64BIT=y
# CONFIG_X86_32 is not set
CONFIG_X86_64=y
CONFIG_X86=y
CONFIG_INSTRUCTION_DECODER=y
CONFIG_OUTPUT_FORMAT="elf64-x86-64"
CONFIG_ARCH_DEFCONFIG="arch/x86/configs/x86_64_defconfig"    // 문자열로 항목이 지정
CONFIG_GENERIC_CMOS_UPDATE=y
CONFIG_BASE_SMALL=0                // 상수 0 으로 지정

위와 같이 커널 옵션은 커널 빌드뿐만 아니라 커널 동작에 필요한 다양한 방법을 문자열이나 상수값으로 설정한다.

.config 파일은 커널 소스 디렉토리 내의 모든 임시 파일 및 오브젝트 파일을 제거하기 위해 사용되는 make mrproer 또는 make distclean 에 의해서 삭제된다.

.config 파일은 커널을 빌드하기 위한 Makefile 또는 커널 설정을 위한 Kconfig 파일에서 사용된다.
그리고 커널을 빌드하기에 앞서 <include/generated/autoconf.h> 파일이 생성된다. 이 파일은 커널을 빌드하는 동안에 C 또는 어셈블리 소스에서 사용되는 커널 옵션을 가지며 .config 에 설정된 옵션을 C 선행자 #define 으로 선언한다.

커널 소스의 대부분 디렉토리에는 커널 설정을 위한 특수 파일인 Kconfig 가 들어있다. 이 파일은 다양한 명령과 옵션정보를 지정하여 커널을 설정하는데 사용된다.
Kconfig 파일에서 사용되는 명령은 다음과 같다.

또한 Kconfig 파일에서 각 메뉴 항목의 하위 옵션을 보면 bool, select 등 다양한 옵션을 사용하는 것을 볼 수 있다.

압축되지 않은 순수 커널 바이너리는 아래의 명령으로 빌드할 수 있다.

#make Image

빌드가 완료된 후에는 arch/arm/boot 아래에 Image 라는 파일이 생성된다. 리눅스의 부트스트랩 코드를 포함한 압축된 커널 이미지는 아래와 같이 빌드할 수 있다.

#make zImage

빌드된 커널은 백업이나 기타 필요한 경우에 오브젝트 파일을 비롯한 커널 빌드나 기타 작업을 통해서 생성된 파일을 제거할 수 있다. 커널의 빌드된 타겟을 제거하기 위한 옵션으로 clean, mrproper, distclean 등이 있다.

먼저 clean 옵션은 빌드 동안에 생성된 오브젝트 파일 및 임시 파일을 제거하고 설정 파일이나 모듈 지원에 필요한 파일은 삭제하지 않는다. 하지만 mrproper 옵션은 커널 설정을 비롯한 모든 생성 파일 및 백업 파일을 제거하고, distclean 은 편집기 백업 파일 및 패치 파일까지 제거한다.

커널 소스 트리에 있는 모듈 소스는 make modules 명령으로 빌드되고, 빌드된 모듈은 make modules_install 명령으로 루트파일 시스템의 lib 디렉토리에 설치된다.

이때 설치하는 루트 파일시스템을 별도로 지정하지 않으면 호스트의 루트 디렉토리의 lib 디렉토리에 모듈 오브젝트 파일이 설치된다. 하지만 임베디드 시스템 용으로 모듈을 빌드하는 경우에는 설치될 디렉토리가 호스트 루트가 아닌 생성하려는 루트 파일시스템이 되어야 한다.

커널의 최상위 디렉토리의 Makefile 에서는 설치되는 모듈이 위치를 지정하는 환경변수 MODLIB 를 사용하며, 이 환경 변수는 다음과 같이 선언되어 있다.

#
# INSTALL_MOD_PATH specifies a prefix to MODLIB for module directory
# relocations required by build roots.  This is not defined in the
# makefile but the argument can be passed to make if needed.
#
 
MODLIB  = $(INSTALL_MOD_PATH)/lib/modules/$(KERNELRELEASE)
export MODLIB

환경변수 INSTALL_MOD_PATH 에 아무런 값이 지정되지 않으면, /lib/modules 디렉토리에 모듈 오브젝트가 설치된다. 따라서 호스트가 루트가 아닌 다른 위치에 모듈을 설치하는 경우에는 INSTALL_MOD_PATH 를 지정하여 변경하면 된다.

요즘은 거의 그런 일이 거의 없겠지만, 초창기만 해도 리눅스에서 하드웨어를 인식하지 못해서 며칠 동안 삽질을 했었다. 커널에서 기본적으로 지원해준다면, 얘기는 간단해지겠지만, 그렇지 않다면 고생을 감수해야 할 것이다. 여기서 설명할 것은 컴퓨터에 연결되어 있는 하드웨어의 정보를 알아내서 이에 맞는 드라이버를 커널 상에서 검색하는 방법이다. 여러모로 유용할 것이다. 참고로 여기서는 랜카드를 예로 들어 설명할 것이다. 리눅스 커널은 2.6.28 을 기준으로 한다.

#ls /sys/class/net/
eth0 eth1 lo

sys 디렉토리를 하드웨어의 정보를 보거나 직접적으로 컨트롤할 수 있다. 현재 시스템에서는 네트워크 인터페이스가 2 개 인식되었다.

#basename 'readlink /sys/class/net/eth0/device/driver/module'
e1000

현재 eth0 에 할당된 네트워크 인터페이스가 사용하고 있는 모듈을 찾을 수 있다.

#readlink /sys/class/net/eth0/device/module
../../../../module/e1000

모듈 이름을 알았다면, 이제 커널에서 해당 모듈이 있는지 찾아보자!

#cd /usr/src/linux
#find -type f -name Makefile | xargs grep e1000
./drivers/net/Makefile:obj-$(CONFIG_E1000)+=e1000/
...

좀더 간단한 방법도 있다.

#make menuconfig   // 메뉴 선택 창에서 슬래시(/)를 입력하면, 검색창이 뜬다. 

현재 USB 포트에 연결된 기기들을 확인하기 위해, 다음과 같이 실행한다.

#/usr/sbin/lsusb
Bus 002 Device 003:ID 045e:0023 Microsoft Corp. Trackball Optical
Bus 002 Device 001:ID 0000:0000    // USB 호스트 컨트롤러 USB Host Controller 를 의미함
Bus 005 Device 003:ID 0409:0058 NEC Corp. HighSpeed Hub
Bus 005 Device 001:ID 0000:0000   // USB 호스트 컨트롤러 USB Host Controller 를 의미함
...

1. sysfs 파일 시스템에서 장치 이름을 찾는다. 네트워크 장치들은 /sys/class/net 디렉토리에, 그리고 tty 장치들은 /sys/class/tty 디렉토리에서 찾을 수 있다. 나머지 장치들은 /sys/class 디렉토리에 장치 종류별로 하위 디렉토리가 구성되어 있다.
2. sysfs 파일 시스템에서 장치를 컨트롤하는 모듈 이름을 찾는다. 이 모듈은 /sys/class/장치별 서브 디렉토리명/장치명/device/driver/module 에서 찾을 수 있으며, basename 과 readlink 명령어를 사용하여 출력할 수 있다.

$basename 'readlink /sys/class/class_name/device_name/device/driver/module'

1. find 과 grep 명령어를 사용하여 해당 모듈명 앞에 CONFIG_(예: CONFIG_USB) 포함된 커널의 Makefile 을 찾는다.

$find -type f -name Makefile | xargs grep module_name

1. 커널 설정 명령(make menuconfig/xconfig/gconfig)을 통해 모듈의 위치를 검색하고 사용할 수 있도록 설정한다.

리눅스 커널에서는 중요도에 따라 나타내는 로그의 정도를 설정할 수 있다.

현재 커널에 설정된 로그 레벨은 시스템 부팅 후에 다음과 같이 확인할 수 있다.

#cat /proc/sys/kernel/printk
7	4	1	7

맨 앞의 (7) 는 현재 로그 레벨, (4) 는 기본 로그 레벨, (1) 은 최소 로그 레벨, 그리고 맨 뒤의 (7)은 부팅 시 로그 레벨을 지정한다.
아래 표를 참고하자.

printk 의 로그 버퍼 정보는 시스템 부팅 후에 /proc/kmsg 를 보면 알 수 있다. 또한 리눅스 명령어 dmesg 도 로그 버퍼의 내용을 보여준다.

현재의 로그 레벨을 바꾸고 싶다면, 아래와 같이 실행하면 된다.

echo 4 4 1 7 > /proc/sys/kernel/printk

부팅 시에 로그레벨을 변경하고 싶다면, 크게 2가지 방법이 있다.

1. 첫번째는 커널 컴파일 시에 'make menuconfig→ Kernel Hacking → Default message log level' 항목의 값을 변경하는 것이다.
2. 부팅 파라미터에 loglevel 을 설정하는 것이다.

grub 를 예로들어 설명하겠다. /etc/default/grub 파일을 아래와 같이 수정한다.

GRUB_DEFAULT=0
GRUB_TIMEOUT=5
GRUB_DISTRIBUTOR=`lsb_release -i -s 2> /dev/null || echo Debian`
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="loglevel=7"            // 수정
GRUB_CMDLINE_LINUX=""

부팅 이후, 제대로 추가되었는지 확인한다.

#cat /proc/cmdline 
BOOT_IMAGE=/boot/vmlinuz-3.2.0-4-amd64 root=UUID=5d534fe6-b97b-4643-b2d4-a5dd25142b7c ro loglevel=7
#cat /proc/sys/kernel/printk
7	4	1	7

다음은 로그버퍼에 바로 로그를 남기는 방법이다.

#echo "Hello Kernel-World" > /dev/kmsg

아래는 로그 레벨을 지정하여 남기는 방법이다.

#echo "<2>Writing critical printk messages from userspace" >/dev/kmsg

이후 dmesg 명령어를 사용하여 위의 로그가 출력된 것을 확인할 수 있다.