「インストール - カーネルのアッブグレード(SUSE)」の版間の差分

2022年11月17日 (木) 21:49時点における最新版

概要

Tumbleweedを除いたSUSEは安定したカーネルのみを提供している。
これは、最新のカーネルよりもはるかに古いことが多い。

ここでは、SUSEにおいて、カーネルをアップグレードする方法を記載する。

Zypper構成ファイルの変更

まず、/etc/zypp/zypp.confファイル(Zypper構成ファイル)を開く。

sudo vi /etc/zypp/zypp.conf

zypp.confファイルには、多くの設定項目が存在する。
このファイルにあるmultiversion.kernels項目を探して、この項目がコメントアウトされている場合は、コメントを解除する。

この設定を有効にすると、SUSEに同梱されている従来のカーネルを維持しながら、新しいカーネルも取得できるようになる。

初期設定では、multiversion.kernelsの値は、latest,latest-1,runningとなっている。
この値を、latest,latest-1,running,oldestに変更する。

# /etc/zypp/zypp.confファイル

multiversion.kernels = latest,latest-1,running,oldest

リポジトリを追加してインストール

Linuxカーネル用のリポジトリの追加

最も簡単に比較的新しいLinuxカーネルをインストールするには、カーネルリポジトリを追加してパッケージ管理システムからインストールすることである。

SUSEの標準リポジトリ(メインライン)には、比較的新しいLinuxカーネルは存在しないため、カーネルリポジトリを追加する必要がある。
カーネルリポジトリを追加するため、以下のコマンドを実行する。

sudo zypper ar -f http://download.opensuse.org/repositories/Kernel:/stable/standard Kernel:Stable  # 推奨
または
sudo zypper ar -f http://download.opensuse.org/repositories/Kernel:/HEAD/standard/ Kernel:Master

ただし、通常のzypper updateコマンドでアップグレードせずに、以下のセクションにしたがってdist-upgradeコマンドを実行することに注意する。

Linuxカーネルのアップグレード

SUSEにおいて、別途Linuxカーネルをインストールする場合、カーネルリポジトリからのみアップグレードすることにより、Linuxカーネルのみが変更される。

Linuxカーネルのアップグレードを行うため、以下のコマンドを実行する。

sudo zypper dist-upgrade -r <Kernel:Stable または Kernel:Master>

※注意
Linuxカーネルをアップグレードする場合、上記の"Zypper構成ファイル"セクションで編集したmultiversion.kernelsの設定により、古いバージョンが保持されることに注意する。

アップグレードが完了した後、Linuxを再起動する。

再起動後、Linuxカーネルが正常にアップグレードされたかどうかを確認する。

uname -a

ソースコードからインストール

依存関係のライブラリのインストール

Linuxカーネルのビルドに必要な依存関係のライブラリをインストールする。

sudo zypper install bc bison flex patterns-base-basesystem patterns-devel-base-devel_basis patterns-devel-C-C++-devel_C_C++ \
                    gcc ncurses-devel ncurses5-devel libopenssl-1_1-devel libelf-devel dwarves

Linuxカーネルのソースコードのダウンロード

The Linux Kernel Archivesまたは以下に示すURLからLinuxカーネルのTarballをダウンロードする。
https://kernel.org/pub/linux/kernel/

ダウンロードしたファイルを解凍する。

tar xf linux-<バージョン>.tar.xz
cd linux-<バージョン>

または、Gitからダウンロードする。

SUSEが提供しているLinuxカーネルのソースコードを使用する場合、SUSEのGithubからソースコードをダウンロードする。

SUSEのLinuxカーネルは、2種類存在している。

開発版 (比較的新しいLinuxカーネル)
開発版はkernel-sourceというGitリポジトリで行われており、アップストリームカーネルに対するパッチ、仕様ファイル、様々なスクリプト等が含まれている。

git clone https://github.com/SUSE/kernel-source -b stable
安定版 (現在と同一バージョンのLinuxカーネル)
ソースコードのハック等が目的で、かつ、カーネルをパッケージ化する必要が無い場合は、安定版を使用する。

安定版は、アップストリームのカーネルと同様のレイアウトになっている。

git clone https://github.com/SUSE/kernel -b stable

Linuxカーネルのビルド環境の構築

Linuxカーネルのビルドディレクトリを作成する。
out-of-treeビルド（ソースコードと生成物を分離したビルド）の為のディレクトリを作成する。

mkdir build

異なるバージョンのカーネルをビルドする場合、または、特定の機能を有効化 / 無効化する場合、現在利用しているカーネルコンフィグのコピーをそのまま使用することができない。
そのため、既存のカーネルコンフィグ（/bootディレクトリ内にあるカーネルコンフィグ）を元に、新しいカーネルコンフィグを生成する。
make olderconfigコマンドは、可能な限り既存のカーネルコンフィグの設定を使用して、ビルドディレクトリ内に必要なファイルを生成する。

make -j $(nproc) olddefconfig O=./build

以下に示すような警告が出力される場合がある。
不要ならば、.configファイルから該当する設定をコメントアウトする。

.config:9850:warning: symbol value 'm' invalid for CRYPTO_BLAKE2S_X86
.config:9941:warning: symbol value 'm' invalid for CRYPTO_ARCH_HAVE_LIB_BLAKE2S
.config:9942:warning: symbol value 'm' invalid for CRYPTO_LIB_BLAKE2S_GENERIC

ビルドディレクトリに移動する。

cd build

Linuxカーネルのビルドを行う場合、同時にカーネルモジュールをビルドすることが一般的であるが、使用しないカーネルモジュールのビルドに多くの時間が掛かることがある。
make localmodconfigコマンドは、現在のカーネルモジュールの設定を使用して、不要なカーネルモジュールのビルドを無効化することができる。

make -j $(nproc) localmodconfig

Linuxカーネルの機能を個別に選択する。

make -j $(nproc) menuconfig

Linuxカーネルおよびカーネルモジュールをビルドおよびインストールする。

LOCALVERSION=<サフィックス 例. -userbuild> make -j $(nproc)

sudo make -j $(nproc) modules_install  # カーネルモジュールのインストール
sudo make -j $(nproc) install          # Linuxカーネルのインストール(GRUB2のエントリも生成する）

初期化スクリプトを生成する。

sudo mkinitrd

GRUB2ブートメニューの設定

GRUB2を使用している場合、かつ、GRUB2スクリプトが新しいカーネルを自動検出できない場合、手動で/etc/grub.d/40_customファイルに関連情報を追加することができる。
なお、UUID名またはPARTUUID名は、sudo blkidコマンドを使用することにより、確認することができる。

sudo vi /etc/grub.d/40_custom

# /etc/grub.d/40_customファイル

menuentry '<任意のLinuxカーネル名  例. kernel x.y.z>' {
   echo '<Linuxカーネルの読み込み時のメッセージ>'
   linux <vmlinuzファイルのパス> root=UUID=<ルートパーティションがあるUUIDまたはPARTUUID> <Linuxカーネルのパラメータ>
   echo '<初期化スクリプト(initrd)の読み込み時のメッセージ>'
   initrd <initrdファイルのパス>
}

# 例
menuentry 'kernel x.y.z' {
   echo 'Loading Linux x.y.z ...'
   linux /boot/vmlinuz root=UUID=xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx ${extra_cmdline} splash=vervose resume=/dev/disk/by-uuid/<SWAPパーティションのUUID> preempt=full security=apparmor mitigations=auto
   echo 'Loading initial ramdisk ...'
   initrd /boot/initrd
}

GRUB2の変更を有効にするため、GRUB2を更新する必要がある。

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

Linuxを再起動する。

sudo shutdown -r now

再起動後、Grubブートローダにおいて、インストールしたLinuxカーネルを選択する。

セキュアブートが有効の場合

署名の登録

pesignとnss-toolsをインストールする。
pesignのインストールと同時に、/etc/pki/pesignディレクトリ、および、/etc/pki/pesign-rh-testディレクトリにデータベースがインストールされる。

sudo zypper install pesign mozilla-nss-tools

certificateファイルを抽出する。

mkdir ~/MOK && cd ~/MOK
sudo certutil -d /etc/pki/pesign-rh-test -L -n "Red Hat Test CA" -r > rhca.cer

抽出したcertファイルを署名する。

sudo mokutil --import ./rhca.cer --roow-pw

正常に署名されているかどうかを確認する。

sudo mokutil --list-new

PCを再起動する。

sudo systemctl reboot

カーネルへの署名を行う。
この時、-iオプションを付加して、vmlinuz(bzImageイメージ)のパスを指定する。

sudo pesign -c 'Red Hat Test Certificate' --certdir /etc/pki/pesign-rh-test \
     -i <vmlinuz(bzImageファイル)のパス  例. /boot/vmlinuz-x.xx.xx> \
     -o vmlinuz.signed -s

署名および生成されたLinuxカーネルであるvmlinuz.signedファイル名を変更する。
この時、ファイル名は任意の名前でよい。

mv vmlinuz.signed vmlinuz-<カーネルのバージョン>-user-build

vmlinuzファイルを/bootディレクトリに配置する。

sudo mv vmlinuz-<カーネルのバージョン>-user-build /boot

PCを再起動する。
ブート画面において、生成したLinuxカーネルを選択する。

sudo systemctl reboot

起動しているLinuxカーネルを確認する。

uname -a

署名の削除

署名を削除する時、そのカーネルでは起動できなくなることに注意する。

cd <署名ファイルがあるディレクトリ>
sudo mokutil --delete ./rhca.cer --root-pw

GRUBの設定

Linuxのブート画面において、デフォルトで読み込まれるLinuxカーネルを変更する。

SUSEがLinxuカーネルのマルチバージョンに対応しているかどうかを確認する。

sudo vi /etc/zypp/zypp.conf

# /etc/zypp/zypp.confファイル

multiversion = provides:multiversion(kernel)

GRUB2のサブメニューの変数$menuentry_id_optionを検索する。

sudo grep submenu /boot/grub2/grub.cfg

# 出力例
submenu 'Advanced options for SUSE Linux Enterprise 15 SP4' --hotkey=1 $menuentry_id_option 'gnulinux-advanced-xxx' {

使用するLinuxカーネルのメニューエントリの変数$menuentry_id_optionを検索する。

sudo awk '/menuentry/ && /class/ {count++; print count-1"****"$0 }' /boot/grub2/grub.cfg

# 出力例
0****menuentry 'SUSE Linux Enterprise 15 SP4'  --class opensuse --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-simple-b9406985-a289-4710-be6b-c74f2c200075' {
1****   menuentry 'SUSE Linux Enterprise 15 SP4, with Linux 5.14.21-150400.24.28-default' --hotkey=2 --class opensuse --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-5.14.21-50400.24.28-default-advanced-xxx' {
2****   menuentry 'SUSE Linux Enterprise 15 SP4, with Linux 5.14.21-150400.24.28-default (recovery mode)' --hotkey=3 --class opensuse --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-5.14.21-150400.24.28-default-recovery-yyy' {
3****   menuentry 'SUSE Linux Enterprise 15 SP4, with Linux 5.14.21-150400.24.21-default'  --class opensuse --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-5.14.21-150400.24.21-default-advanced-zzz' {
4****   menuentry 'SUSE Linux Enterprise 15 SP4, with Linux 5.14.21-150400.24.21-default (recovery mode)' --hotkey=1 --class opensuse --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-5.14.21-150400.24.21-default-recovery-aaa' {

/etc/default/grubファイルにあるGRUB_DEFAULTをコメントアウトして、
上記で表示したサブメニューの変数$menuentry_id_optionとLinuxカーネルのメニューエントリ変数$menuentry_id_optionに、>で区切って置き換える。

sudo vi /etc/default/grub

# /etc/default/grubファイル

#GRUB_DEFAULT=saved
GRUB_DEFAULT="<サブメニュー変数$menuentry_id_optionの値 例. gnulinux-xxx>><メニューエントリ変数$menuentry_id_optionの値 例. gnulinux-<バージョン>.xxx-yyy>"

GRUB2を更新する。

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

元のLinuxカーネルに戻す場合、/etc/default/grubファイルにあるGRUB_DEFAULTの設定を戻す。

sudo vi /etc/default/grub

# /etc/default/grubファイル

GRUB_DEFAULT=saved
#GRUB_DEFAULT="<サブメニュー変数$menuentry_id_optionの値 例. gnulinux-xxx>><メニューエントリ変数$menuentry_id_optionの値 例. gnulinux-<バージョン>.xxx-yyy>"

GRUB2を更新する。

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

vmlinuzファイルの展開と逆アセンブル

vmlinuzとは

vmlinuzは、システムを起動して、カーネルをメモリにロードすることができる圧縮されたLinuxカーネルのイメージである。
また、vmlinuxは静的にリンクされた実行ファイルであり、カーネルはELF、COFF、a.out等のオブジェクトファイル形式をサポートしている。

vmlinuzとvmlinuxは似た名前であるが、vmlinuxはvmlinuzの圧縮されていないブート不可能なバージョンのことである。
(vmlinuz : Virtual Memory Linuz linuzはLinuxの圧縮版の意味)

アセンブリコードの問題の特定、または、特定の関数がどのように実行されているかをデバッグする場合、vmlinuzを抽出する。

vmlinuzファイルの展開

現在使用しているvmlinuzファイルの種類を確認する。

file /boot/vmlinuz-$(uname -r)

# 出力例
vmlinuz-5.14.21-150400.24.28-default: Linux/x86 Kernel, Setup Version 0x20f, bzImage, Version 5.14.21-150400.24.28-default (geeko@buildhost)
#1 SMP PREEMPT_DYNAMIC Mon Oct 10 15:21:12 UTC 2, RO-rootFS, swap_dev 0xA, Normal VGA

Linuxカーネルのイメージから圧縮されていないカーネルを抽出するため、extract-vmlinuxスクリプトをダウンロードする。

wget -O extract-vmlinux https://raw.githubusercontent.com/torvalds/linux/master/scripts/extract-vmlinux
chmod u+x extract-vmlinux

Linuxカーネルのイメージから圧縮されていないカーネルを抽出する。

./extract-vmlinux /boot/vmlinuz-$(uname -r) > vmlinuz

展開したvmlinuzファイルの種類が、ELFオブジェクトかどうかを確認する。

file vmlinuz

# 出力例
vmlinuz: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), statically linked, BuildID[sha1]=915f2e0498b5123d9c51edb9ffca1b68d958fb7f, stripped

objdumpコマンドを使用して、vmlinuzを逆アセンブルすることができる。

objdump -D vmlinuz | less