Configurando o Kernel
Como apresentado durante o treinamento, em outras seções, o kernel Linux possui uma infinidade de de drivers, protocolos de rede e itens de configuração. Desta forma, como imagina-se existem milhares de opções disponibilizadas para a configuração, permitindo incluir ou não cada um dos items disponibilizados, ou seja, incluir ou não cada uma das partes do kernel Linux.
Esse processo de configuração é realizado para que o kernel Linux, consiga ser compilado com as partes requeridas para uma determinada arquitetura. Para facilitar o processo, foram definidos conjuntos ou grupos de configuração.
Desta forma, o conjunto de opções é montado com base em:
Tipo do hardware (drivers);
Funcionalidades desejadas (sistema de arquivos suportados, protocolos e etc).
Arquitetura
Por padrão, a configuração do kernel Linux é compilada para a arquitetura nativa, ou seja, o kernel irá compilar para a mesma arquitetura que o sistema host. Porém, isso pode ser facilmente ajustado através da mudança da variável de ambiente ARCH. Alterando-a é possível alterar a arquitetura de compilação do kernel Linux. Portanto,
Atribuindo arm para a variável ARCH, estamos modificando para qual arquitetura o kernel deverá ser compilado. Em especial, neste caso, para a arquitetura arm. Não se esqueça, que para ver as arquiteturas disponíveis no kernel Linux, basta analisar as disponíveis no diretório padrão.
Desta forma, o kernel Linux é compilado então, utilizando-se os headers e fontes, para a arquitetura ARCH.
Build System
O processo de build do kernel Linux é baseado em vários arquivos Makefile. Este processo é automatizado, cada arquivo é responsável por agrupar, organizar e compilar cada parte do kernel. Contudo, nossa interação é somente com o Makefile principal, este esta presente na raiz dos fontes.
Por exemplo,
A interação irá ocorrer entre todos os Makefiles internos, definindo configuração, compilação e instalação.
Arquivos de Configurações Prévias
Assim como outras ferramentas, é difícil definir uma configuração que irá funcionar com seu hardware e RootFS. Como principal recomendação, é instruído a não começar do zero esse processo. O ideal é começar por algo já testado, previamente configurado.
Para tal, existem arquivos de configuração prévia relacionados a cada uma das arquitetura disponíveis, isto é, a cada família de processados que é suportada pelo kernel. Este arquivos estão disponíveis em arch/<arch>/configs/.
Além disso, é necessário carregar estes arquivos de configuração esta etapa é simples, basta realizar a execução do comando make sob o processador que deseja.
Por exemplo, no caso do nosso treinamento, estamos interessados em carregar as configurações disponíveis para a RPi 3. Assim, o arquivo se encontra em arch/arm/configs/bcm2709_defconfig, então parar carregá-lo, basta executar:
Criando Arquivos de Configuração
Caso deseja-se não utilizar um arquivo de configuração já definido, como o apresentado na seção anterior. É possível realizar a criação de um novo arquivo de configuração, este pode até mesmo, ser baseado em um arquivo já existente, como também pode ser desenvolvido do zero.
Para criar o seu próprio arquivo de configuração, basta simplesmente executar o comando:
Isto irá gerar um arquivo simples com a configuração mínima requerida. Então, é possível editá-lo então, de acordo com seus gostos e os requisitos da sua plataforma. Em seguida, é possível então, incluí-lo na na àrvore do kernel Linux e compartilhá-lo na comunidade:
Claro que não é simplesmente fazer o commit do módulo e ele entrará na árvore, ele deve ser testado, aprovado e etc.
Arquivos de Configuração
Todas as configurações que são/foram realizadas, são salvas em um arquivo .config no diretório raiz dos fontes.
Este arquivo, nada mais é do que um arquivo texto normal. Sua estrutura é bem simples, consiste em um conjunto de dados do tipo chave=valor, e é criado pelo próprio Makefile:
O processo de configuração é um proesso delicado, ainda mais crítico devido as dependência. Isto é, as opções selecionadas devem carregar suas próprias dependências e isto é um tanto quanto difícil de ser fazer manualmente. Para tal, existem formas para facilitar a configuração, através de interfaces de textou ou gráficas:
make menuconfig-> interface de texto;make nconfig-> interface de texto;make gconfig-> interface gráfica;make xconfig-> interface gráfica.
Todas essas interfaces editam o mesmo arquivo, .config, desta forma tanto o resultado de ambos os processos tende a ser idêntico, como viabiliza trocar de uma interface para outra ao longo do processo. Pois editam o mesmo arquivo e exibem o mesmo conjunto de opções.
Arquivo Final
Após realizar a configuração, o arquivo final gerado é um binário único. Portanto, a imagem do kernel Linux que foi construída é resultado de um processo de compilação, linkagem de arquivos-objetos correspondentes às funcionalidades habilitadas é um binário único.
Este arquivo vai ser carregado pelo bootloader no processo final de seu ciclo, no caso da RPi do treinamento, será carregado após a inserção do U-Boot no processo. E esse kernel é carregado para dentro da memória RAM, ao passo que o bootloader é desmontado. Em seguida, quando o kernel é inicializado, ou seja, quando o mesmo começa a sua execução, todas as ferramentas e funcionalidade tornam-se disponíveis.
Mas como o esperado, é possível realizar compilar essas funcionalidades de maneira dinâmica e de maneira estática. Em outras palavras, é um código compilado como qualquer outro, sua linkagem pode ser dinâmica ou estática.
Através da linkagem dinâmica suas funcionalidades são tratadas como módulos, são normalmente referenciadas como modules. Os módulos são armazenados no RootFS como arquivos e são carregados dinamicamente, em tempo de execução.
Ao passo que da maneira estática, as funcionalidades são linkadas de forma estática à imagem do kernel.
Opções de Configuração
Algumas das opções fornecidas esperam entradas booleanas, ou são habilitadas ou não são habilitadas. Desta forma, tomando como exemplo o processo através do make menuconfig, temos:
[*] Funcionalidade 1 (habilitada)
[ ] Funcionalidade 2 (desabilitada)
Basicamente, a funcionalidade que carrega a marcação [*] é incluida no kernel ou caso seja colchetes vázios (no menuconfig) a funcionalidade é removida do kernel.
Além disso, existe opções que esperam operações de três estados.
< > Funcionalidade 1 (desabilitada)
< * > Funcionalidade 2 (habilitada como built-in)
<M> Funcionalidade 3 (habilitada como módulo)
Um estado que remove a funcionalidade do kernel, um estado que incluí de forma built-in a funcionalidade no kernel e uma última que inclui no kernel como módulo.
Por fim, algumas opções necessitam que seja especificado algum comportamento, como tamanho de buffer, número de bytes, caminho relativo de algo e etc. Assim, são esperados tipos diferentes de entrada, como inteiros, strings e hexadecimais.
Opções com Dependência
Como mencionado anteriormente existe algumas opções do kernel Linux que possuem dependências de outros módulos. Por exemplo:
O driver de um dispositivo I2C que é disponibilizado requer que o suporte ao barramento I2C seja habilitado no kernel. Desta forma, ao carregar a funcionalidade I2C é necessári o que sua dependência, barramento habilitado, seja satisfeita. Essa tarefa é feita automaticamente caso esteja utilizando as ferramentas automatizadas, porém ser for de forma manual, você deve garantir o mesmo.
Outro exemplo é o framework de porta serial (serial core) é habilitado automaticamente quando um driver de UART é habilitado.
Validação de Configuração
Suponha que o arquivo .config foi alterado manualmente ou mesmo que você deseja utilizar a configuração em outra versão do kernel Linux. É necessário fazer uma validação para garantir a consistência das configurações escolhidas.
Para tal, é fornecido uma ferramenta que caso haja alterações a serem feitas, como por exemplo, selecionar um parâmetro específico que não existia na versão anterior do kernel é solicitado que você insira esses parâmetros, por exemplo. Este processo é totalmente diferente do menuconfig onde é inserido valores padrões para parâmetros não definidos ou novos.
Portanto, este deve ser chamado sempre que o arquivo .config for alterado manualmente ou os fontes do kernel forem atualizados e deseja-se utilizar a mesma configuração.
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