ReCompile Kernel

ผู้ลงทะเบียนอบรมสามารถทำข้อสอบ oneline ในช่วงที่มาอบรมเพื่อทบทวนความรู้ ทำได้ไม่จำกัดจำนวนครั้ง มีข้อเฉลยที่ถูกต้องแนะนำ
สอบถามรายละเอียดโทร 0-2509-8444, 0-2509-0484, 089 890-5494 >>> อ่านรายละเอียด... คลิ๊ก

ReCompile Kernel ง่ายและปลอดภัยกว่าที่คุณคิด

ธีรภัทร มนตรีศาสตร์ , RHCE

ในบรรดาลีนุกซ์ดิสทริบิวชั่นต่างๆ ที่มีการเผยแพร่และนำมาใช้งานกันปัจจุบัน ล้วนแล้วแต่มีพื้นฐานที่สำคัญอันเดียวกันคือ นำเอาเคอร์เนลของ GNU/Linux มาสร้างเป็นระบบปฏิบัติการ และเสริมส่วนประกอบรอบข้างอันได้แก่ ไดร้วเวอร์ ยูทิลิตี้ แอพพลิเคชั่นต่าง ๆ ด้วยซอฟต์แวร์ในกลุ่ม Open Source/Free Software เปรียบเสมือนกับเป็นหัวใจของระบบปฏิบัติการ เคอร์เนล ( Kernel ) จึงเป็นศูนย์กลางของการประมวลผล บริหารจัดการทรัพยากรทั้งหลายภายในระบบ ดังนั้นคุณสมบัติหลายสิ่งหลายอย่างของระบบจึงถูกกำหนดไว้ในตัวเคอร์เนลนี้เอง ได้แก่ ความสามารถในการทำงานกับระบบจัดเก็บไฟล์ต่างๆ โปรโตคอลสำหรับงานด้านสื่อสารข้อมูล และเครือข่าย รวมไปถึงการซัพพอร์ตอุปกรณ์นานาชนิดอีกด้วย ปัญหาหนึ่งสำหรับนักคอมพิวเตอร์ที่เริ่มต้นศึกษาลีนุกซ์มักจะประสบกับปัญหาการติดตั้งคอนฟิก ใช้งานลีนุกซ์ในสภาพปัญหาต่างๆ มากมาย เมื่อนำปัญหาเหล่านั้นไปสอบถามในเว็ปไซต์ต่าง ๆ เช่น http://www.pantip.com ก็มักจะถูกคนอื่นแกล้ง โดยหยิบยกเอาเรื่องของการสร้างเคอร์เนลใหม่ หรือที่เรียกว่าการคอมไพล์เคอร์เนล ( Kernel Recompilation ) มาเป็นวิธีแก้ไขปัญหาโน่นบ้างนี่บ้าง ทั้งปัญหาที่เกี่ยวข้อง และไม่เกี่ยวข้องกับเคอร์เนล เมื่อมารวมกับความเข้าใจของคนทั่วไปที่มักจะทราบ มาว่าการทำอะไรกับเคอร์เนลเป็นเรื่องที่ค่อนข้างเสี่ยงต่อการสร้างความเสียหายให้แก่ระบบอย่างมาก เล่นเอาหมดกำลัง ใจพาลเลิกเล่นลีนุกซ์กันไปก็มี ครับอย่าให้แค่เรื่องการคอมไพล์เคอร์เนลมาเป็นอุปสรรค์ต่อการศึกษาลีนุกซ์เลยครับ ลองติดตามบทความนี้ดู แล้วคุณจะทราบว่าการคอมไพล์เคอร์แนลง่ายและปลอดภัยกว่าที่คุณคิดมากทีเดียว การสร้างเคอร์เนลใหม่ ( Kernel Recompilation ) ไม่ใช่การ Update Kernel การสร้างเคอร์เนลใหม่ ( Kernel Recompilation ) เป็นการนำเคอร์เนลของระบบปัจจุบันที่ใช้งานอยู่มาปรับปรุง แก้ไขเพื่อทำให้เกิดเป็นเคอร์เนลใหม่ที่มีคุณสมบัติตรงตามความต้องการมากยิ่งขึ้น ยกตัวอย่างเช่นเคอร์เนลของ Red Hat Linux 7.2 - 7.3 จะไม่สนับสนุนการทำงานร่วมกับระบบจัดเก็บไฟล์ชนิด NTFS ดังนั้นหากคุณต้องการ ใช้งานคุณสมบัตินี้จะต้อง recompile เคอร์เนลปัจจุบันนี้ใหม่ ซึ่งจำเป็นต้องลงมือคอมไพล์เองไม่สามารถใช้วิธีการอื่นได้ เนื่องจากคุณสมบัติเกี่ยวกับระบบจัดเก็บไฟล์ในดิสก์เช่นนี้จะต้องอาศัยการซัพพอร์ตจากเคอร์เนลโดยตรง) มีอีกกรณีที่แตกต่างออกไปจากตัวอย่างข้างต้นกล่าวคือ การแก้ไขคุณสมบัติบางอย่างที่มีความเกี่ยวข้องกับเคอร์เนลโดยตรง บางครั้งเราจะไม่ใช้วิธีการสร้างเคอร์เนลใหม่ด้วยตนเอง แต่จะใช้เคอร์เนลที่ผ่านการแก้ไขโปรแกรมภายในและคอมไพล์มาเรียบร้อยแล้ว จากดิสทริบิวชั่นซึ่งจะมีการแจ้งการปรับปรุงเคอร์เนลให้ทราบอย่างสม่ำเสมอทางเว็ปไซต์ เราสามารถดาวน์โหลด ติดตั้งและใช้งานเคอร์เนล ใหม่ได้ทันที โดยไม่ต้องทำการคอมไพล์เอง กรณีเช่นนี้เราเรียกว่า การอัพเดตเคอร์เนล ( Updating Kernel ) เช่นในกรณีของ RedHat 7.3 จะมาพร้อมกับเคอร์เนลรุ่น 2.4-18-3 ซึ่งในเวลาต่อมาได้มีการปรับปรุงขึ้นเป็นรุ่น 2.4.18-4 และ 2.4.18-10 ตามลำดับ โดยมีการปรับปรุงแก้ไขในด้านความปลอดภัยที่สูงขึ้น ผู้ใช้งานสามารถอ่านรายละเอียดและดาวน์โหลดเคอร์เนลที่เป็นไฟล์แพคเกจชนิด RPM ได้จาก http://www.redhat.com/support/errata/ และอัพเดตได้โดยง่ายดาย จะเห็นได้ว่า kernel recompilation จะหมายถึงการสร้างเคอร์เนลใหม่ด้วยตัวผู้ใช้งานเอง แตกต่างจากการ update kernel ที่เป็นเพียงการดาวน์โหลดเคอร์เนลสำเร็จรูป มาติดตั้งเท่านั้น
จุดประสงค์และประโยชน์ที่จะได้หลังจากการสร้างเคอร์เนลใหม่

ลดขนาดของเคอร์เนลลง เคอร์เนลที่ทางดิสทิบิวชั่นต่างๆ คอมไพล์มาให้นั้นจะกำหนดคุณสมบัติอย่างกว้างๆ เพื่อให้สามารถติดตั้งทำงานได้กับทุกๆ สภาพแวดล้อม ทั้งด้านฮาร์ดแวร์ที่หลากหลาย ลักษณะการใช้งานที่ทั้งเป็นเดสทอปและเซิร์ฟเวอร์ จึงทำให้มีคุณสมบัติมากเกินความต้องการ หากสามารถตัดคุณสมบัติที่ไม่จำเป็นออกไปบ้าง จะช่วยให้ขนาดของเคอร์เนลกระทัดรัด โหลดได้เร็วขึ้น ประหยัดหน่วยความจำ และต้องการใช้โมดูลภายนอก ( ไฟล์ .o ) ลดลงได้มาก
เพิ่มเติมคุณสมบัติขึ้นคุณสมบัติบางอย่างที่น่าสนใจภายในเคอร์เนลอาจจะถูกปิดไว้ ( disable ) หรือทำงานในลักษณะ Loadable kernel module คือจะต้องโหลดโมดูลเข้าไปก่อนจึงจะทำงานได้ ทำให้ไม่สามารถใช้คุณสมบัตินั้นได้ หรือทำงานได้แต่ไม่ รวดเร็วเพียงพอต่อลักษณะการใช้งาน การคอมไพล์เคอร์เนลใหม่จะช่วยให้เราได้ใช้คุณสมบัติเหล่านั้นได้อย่างเต็มที่ รวมไปถึงการเพิ่ม โมดูลใหม่ที่ยังไม่เคยมีมาก่อนเข้าไปได้อีกด้วย
ปรับแต่งค่าพารามิเตอร์ในการนำลีนุกซ์ไปใช้งานเฉพาะด้านเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป การปรับแต่งค่าพารามิเตอร์ภายใน แบบเฉพาะกิจ การ optimize ให้ระบบการทำงานบางประเภทได้ดีเป็นพิเศษ สามารถกำหนดได้ในระดับเคอร์เนลเช่นกัน

เคอร์เนลอยู่ที่ไหนบ้างไฟล์เคอร์เนลของ Red Hat ที่ใช้งานจริงจะกำหนดให้อยู่ที่ /boot ซึ่งโปรแกรมประเภท Boot Loader จะโหลดตัวเคอร์เนลและไฟล์ระบบที่เกี่ยวข้องกับการบูตระบบ จากที่แห่งนี้ เมื่อเข้าไปดูภายใน /boot จะเห็นไฟล์ของเคอร์เนลชื่อ

vmlinuz-2.4.18-3

ส่วนตัวโปรแกรมต้นฉบับ และคอนฟิกที่เกี่ยวข้องกับการคอมไฟล์เคอร์เนล และโมดูลจะแยกออกไปอยู่ที่ /usr/src/linux-2.4 โปรแกรมต้นฉบับดังกล่าวจะมีได้ก็ต่อเมื่อเราติดตั้งแพคเกจชื่อ kernel-source.2.4.x.y.rpm ไว้เสียก่อน โดยที่ตัวเลข 2.4.x-y จะเป็นเวอร์ชั่นของเคอร์เนลมีความหมายดังนี้ ตัวเลขแรก ( 2 ) เรียกว่า major version number ใช้แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงรุ่นของเคอร์เนล และมีส่วนที่เปลี่ยนไปอย่างมาก เช่น มีการดีไซน์โครงสร้างใหม่เกือบทั้งหมด เป็นต้น ตัวเลขหลักที่สอง ( 4 ) เรียกว่า minor version number มีความหมาย 2 ประการ ประการแรกหมายถึงเป็นการ revision ครั้งที่ 4 ของ major version ที่ 2 อีกความหมายถึง คือ หากมีตัวเลขเป็นเลขคู่ หมายถึง เวอร์ชั่นที่สมบูรณ์แล้ว หรือ stable version หากเป็นเลขคี่ จะหมายถึง เวอร์ชั่นนั้นกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา หรือ developmental version ตัวเลขหลักที่สาม ( x ) เรียกว่า patch level ใช้สื่อความหมายถึง ลำดับของการแก้ไข ปรับปรุงคุณสมบัติของเคอร์เนลรุ่นนี้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ตัวเลขหลักสุดท้าย ( y ) ส่วนนี้เรียกว่า Extraversion number ตัวเลขและข้อความส่วนนี้จะใช้แสดงความแตกต่างระหว่างเคอร์เนลที่ผู้ใช้ปรับแต่ง และคอมไพล์ด้วยตนเอง กับเคอร์เนลที่ให้มาตั้งแต่เริ่มติดตั้ง ซึ่งเราจะนำมาใช้ในการทดลองของเราในช่วงต่อไปครับ
ลงมือสร้างเคอร์เนลใหม่เอง ก่อนที่จะเข้าสู่ขั้นตอนการคอมไพล์เคอร์เนลด้วยตนเอง ผู้เขียนจะขอหยิบยกกรณีตัวอย่าง ขึ้นเพื่อเป็นกรณีศึกษาจากปัญหาการไม่ซัพพอร์ต ระบบไฟล์ชนิด NTFS ของ Red Hat Linux 7.3 โดยกำหนดจุดประสงค์ของการคอมไพล์เคอร์เนลใหม่ให้สามารถใช้งานพาร์ทิชั่นแบบ NTFS ของ Windows XP/NT/2000 ที่ติดตั้งไว้ในเครื่องเดียวกัน โดยกำหนดให้เป็น Kernel รุ่นใหม่ จากเดิม 2.4.18-3 เป็น 2.4.18-3ntfs เริ่มต้นที่ลองตรวจสอบดูก่อนว่ามีแพคเกจที่เกี่ยวข้องครบหรือไม่ ด้วยคำสั่ง rpm -qa | grep "ชื่อแพคเกจ" รายชื่อแพคเกจมีดังนี้

หากยังไม่มีจะต้องติดตั้งเสียก่อนด้วยคำสั่ง rpm -ivh จากแผ่นซีดีรอมชุดติดตั้งของ Red hat Linux เมื่อติดตั้งแพคเกจดังกล่าว ไว้เรียบร้อยแล้วจะมีไดเร็คทอรี่ /usr/src/linux-2.4 เกิดขึ้น ซึ่งพื้นที่ภายในนี้จะเป็นที่สำหรับเก็บ Makefile สำหรับการคอมไพล์เคอร์เนลใหม่โดยเฉพาะ ดังนั้นการกระทำคำสั่ง make เพื่อสั่งงานที่เกี่ยวข้องกับการคอมไพล์ เช่น make menuconfig หรือ make dep จะต้องกระทำที่นี่เท่านั้น # cd /usr/src/linux-2.4

ไฟล์คอนฟิกสำหรับกำหนดคุณสมบัติของ kernel คือไฟล์ .config ไฟล์นี้จะมีต้นฉบับเก็บไว้ที่ /usr/src/linux-2.4/configs โดยภายในไดเร็คทอรี่นี้ จะเป็นค่ามาตรฐานของเคอร์เนลของ Red hat สำหรับโปรเซสเซอร์สถาปัตยกรรมต่างๆ ดังนั้นเราจึงไม่ต้องกังวล หากทำให้คอนฟิกผิดเพี้ยนไป เพียงแต่สำเนาไฟล์จากไดเร็กทอรี่นี้มาเปลี่ยนเป็นไฟล์ชื่อ .config ก็จะได้ตัวเลือก default กลับมาอีกครั้ง เช่น ต้องการค่าตัวเลือกแบบ default สำหรับใช้กับโปรเซสเซอร์แบบ i686 ก็เพียงทำคำสั่ง # cp config/kernel-2.4.18-i686.config .config กำหนดคุณสมบัติเคอร์เนลใหม่ การที่จะกำหนดคุณสมบัติต่าง ๆ ให้แก่เคอร์เนล จะต้องสร้างไฟล์ .config นี้ขึ้นเสียก่อน ซึ่ง Red Hat เตรียมเครื่องมือที่จะช่วยในการคอนฟิกเคอร์เนลไว้แล้วถึง 3 แบบ ( ให้เลือกวิธีใดวิธีหนึ่งก็ได้ ) make config เป็นการกำหนดคุณสมบัติโดยการถามตอบทีละข้อ ๆ จนกว่าจะครบทั้งหมด make menuconfig เป็นโปรแกรมเมนูที่ง่ายต่อการใช้งานผู้ใช้สามารถกำหนดให้คุณสมบัติต่างๆ โดยเลือก check box ในหน้าจอแบบ Text Mode make xconfig คล้ายกันกับแบบที่สองแต่มีลักษณะโปรแกรมแบบ GUI ซึ่งสนับสนุนการใช้ mouse และทำงานใน X Window จากรูป เป็นการใช้คำสั่ง make menuconfig ตามกรณีตัวอย่าง ให้เข้าไปที่หัวข้อ File Systems เลือกตัวเลือก NTFS support หากต้องการบันทึกข้อมูลด้วย

หลังจากเลือกตัวเลือกที่ต้องการแล้ว เมื่อเลือกเมนู Exit ถอยออกมาจนถึงหน้าจอสุดท้ายให้ตอบ Yes เพื่อบันทึกค่าทั้งหมดเอาไว้ ซึ่งค่าต่างๆ ที่เลือกไว้จะบันทึกลงสู่ไฟล์ .config หลังจากนั้นให้ใช้โปรแกรมแก้ไขข้อความที่ถนัด เช่น vi, pico เปิด ไฟล์ /usr/src/linux.2.4/makefile แก้ไขบรรทัดข้อความเป็น EXTRAVERSION=-3ntfs ( หมายถึง kernel สำหรับใช้กับ NTFS โดยเฉพาะ ) แล้วบันทึกไว้

ต่อมาเป็นการคอมไพล์เคอร์เนลและโมดูลตามลำดับคำสั่งดังนี้

make dep เป็นการตรวจสอบความขัดแย้งภายใน source code make clean เป็นการลบล้างไฟล์ที่เกิดขึ้นจากการคอมไพล์ครั้งก่อนหน้านี้ ( ในกรณีที่เคยคอมไพล์มาก่อนแล้วครั้งหนึ่ง ) make bzImage เป็นการสร้างเคอร์เนลไฟล์ใหม่ขึ้นในชื่อ bzImage ตามรายละเอียดที่ได้เลือกไว้ด้วยคำสั่ง make menuconfig ผลของไฟล์ที่เกิดขึ้นนี้จะเก็บไว้ในไดเร็คทอรี่ /usr/src/linux-2.4/arch/i386/boot เราอาจจะสั่งงานคำสั่ง make ทั้ง 3 อย่างให้ทำงานในครั้งเดียวได้ด้วยคำสั่งดังนี้ # cd /usr/src/linux-2.4/ # make dep clean bzImage 2> errors คำสั่ง make จะดำเนินตามขั้นตอนทั้ง 3 ขั้นตามลำดับ และเก็บข้อความแจ้งเกี่ยวกับ Warning ,Error ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นไว้ที่ไฟล์ /usr/src/linux-2.4/errors
ลำดับต่อมาให้สร้างโมดูลภายนอกขึ้นใหม่ เพื่อให้สามารถทำงานร่วมกับเคอร์เนลใหม่โดยเฉพาะ ด้วยคำสั่ง make modules จะทำการคอมไพล์ kernel modules ทั้งหมดให้สัมพันธ์กันกับคอนฟิก ของเคอร์เนลใหม่ที่สร้างขึ้น make modules_install โมดูลที่สร้างขึ้นใหม่จะถูกเก็บไว้ที่ /lib โดยแยกออกเป็นไดเร็คทอรี่ต่างหาก ไม่ปะปนกับโมดูลชุดเดิมที่ใช้งานอยู่กับ kernel ปัจจุบัน ( หรือชุดอื่นๆ กรณีใช้งานหลาย kernel ) โดยตั้งชื่อไดเร็คทอรี่ตามค่า EXTRAVERSION ในกรณีตัวอย่างนี้จะเก็บไว้ที่ /lib/modules/2.4.18-3ntfs/

เตรียมคอนฟิกรองรับการบูตของเคอร์เนลใหม่ ยังคงเหลือขั้นตอนอีกเล็กน้อยเพื่อช่วยให้การบูตด้วยเคอร์เนลใหม่มีความสมบูรณ์ คือ ต้องสร้าง initial RAM DISK เพื่อเป็นเนื้อที่สำหรับ kernel ได้ใช้งานขณะบูตระบบด้วยคำสั่ง
# mkinitrd /boot/initrd -2.4.18ntfs.img 2.4.18-3ntfs จะเป็นการสร้างและติดตั้ง initial ramdisk ไว้ที่ /boot ต่อไปเราต้องสำเนาเอง symbol table ของเคอร์เนลใหม่ไปที่ /boot โดยคำสั่ง
# cp /usr/src/linux-2.4/System.map /boot/system.map-2.4.18-3ntfs

เมื่อคอมไพล์เคอร์เนลและโมดูลเสร็จแล้ว เราจะต้องย้ายเคอร์เนลใหม่ ( bzImage ) ไปที่ /boot

จะเห็นว่าเรากำหนดชื่อของไฟล์เคอร์เนลเป็นคนละชื่อกับเคอร์เนลตัวปัจจุบันจึงไม่ซ้ำกันกับเคอร์เนลเดิมและสามารถเลือกใช้งานด้วยโปรแกรม LILO หรือ GRUB ซึ่งเป็น Boot loader นั่นเอง ก่อนจะสิ้นสุดขั้นตอนนี้ เป็นการดีถ้าเราจะเก็บเอาคอนฟิกของการคอมไพล์เคอร์เนลใหม่นี้ไว้ที่ /boot อีกด้วย เพื่อใช้ในการอ้างอิงภายหลัง ( หากไม่เก็บรักษาไว้เสียก่อนไฟล์นี้จะถูกทำลายไป หากมีการเรียกใช้งาน คำสั่ง make menuconfig หรือ make xconfig อีกครั้ง ) สำเนาไฟล์นี้ไว้ด้วยคำสั่ง
# cp /usr/src/linux-2.4/.config /boot/config-2.4.18-3ntfs

สร้างเมนูตัวเลือกบน LILO
ขั้นตอนสุดท้ายเราจะต้องสร้างตัวเลือกให้ปรากฏบนจอภาพขณะบูตเครื่อง เพื่อให้ผู้ใช้สามารถเลือกที่จะใช้เคอร์เนลใหม่ หรือเคอร์เนลเก่าได้ ซึ่งไฟล์คอนฟิกของ LILO หรือ /etc/lilo.conf สภาพปรกติจะมีลักษณะภายในคอนฟิกดังรูป

ให้เพิ่มข้อความในบรรทัดสุดท้าย 1 ส่วนดังนี้

หลังจากบันทึกไฟล์ไว้แล้วจะต้องอัพเดต MBR ( Master Boot Record ) ด้วยมิฉะนั้นจะไม่ส่งผลอะไรกับ Boot Loader ให้ใช้คำสั่ง
# /sbin/lilo - v

เมื่อทำการทดลองบูตเครื่อง LILO จะแสดงเมนูให้เลือก ระหว่าง linux ( ตัวเลือกเดิม ) , dos ( ตัวเลือกเดิมที่ใช้เข้า xp ) และ new เป็นตัวเลือกที่เราเพิ่มขึ้น สำหรับเคอร์เนลใหม่เมื่อเราทดลองใช้งานเคอร์เนลใหม่ แล้ว ทดลอง mount เข้าสู่พาร์ทิชั่นของ xp ที่เป็น ntfs จะสามารถใช้งานได้ตามที่ต้องการนอกจากนี้ หากตรวจสอบดูที่ /proc/filesystems จะพบว่ามีรายชื่อของระบบไฟล์ชนิดต่างๆ รวมทั้ง ntfs อยู่ด้วย เคอร์เนลเดิม

เคอร์เนล.ใหม่

หากการบูตด้วยเคอร์เนลใหม่ทำให้ระบบมีปัญหาเกิดขึ้นก็ไม่ต้องกังวลอะไรเพียงเลือกตัวเลือกเดิม ขณะบูตก็จะสามารถเข้าสู่ระบบด้วยเคอร์เนลเก่าได้ แล้วจึงแก้ไขปัญหาต่อไป

คอมไพล์เคอร์เนลใหม่ให้อะไรกับเราบ้าง ?
ในความเห็นของคนทั่วไปที่คุ้นเคยกับระบบปฏิบัติการลีนุกซ์ การคอมไพล์เคอร์เนลเป็นเพียงการปรับค่าพารามิเตอร์ของระบบใหม่ตามที่ต้องการเท่านั้น บ้างก็มองว่าเป็นสิ่งน่ากลัว ซับซ้อน ถ้าไม่จำเป็นก็ไม่ควรไปแตะต้องมัน แต่สำหรับผู้เขียนแล้วการคอมไพล์เคอร์เนลได้เปิดเผยหลายสิ่งหลายอย่างที่น่าสนใจภายในลีนุกซ์ให้เราได้เห็น ได้รู้จักลีนุกซ์มากยิ่งขึ้น คุณสมบัติบางประการที่เราคาดไม่ถึงว่าจะมีในลีนุกซ์ก็จะได้พบเห็นจากขั้นตอนการคอมไพล์เคอร์เนลนี้เอง ซึ่งล้วนน่าสนใจและท้าทายให้เราค้นคว้าศึกษาในเบื้องลึกต่อไปได้ไม่สิ้นสุด หากท่านมีข้อแนะนำหรือต้องการข้อมูลเพิ่มเติมสามารถเยี่ยมชมเว็ปไซต์ของผู้เขียนได้ที่ http://www.itdestination.com ฉบับนี้สวัสดีครับ