Linux/Distribution/Kernel

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Kernel†

OSの中核となる基本コンポーネントプログラム。
実デバイスとプログラムの中継をしたり、デバイス制御を行う為に必要となる。
　
Linuxの場合は Kernel Archives で公開されている物を使っている事が多い。
他UNIXの場合は独自ビルドしたカーネルを利用している場合もある

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PCI-E ASPM†

PCI-Expressには省電力機能としてASPM(Active State Power Management)が実装されている。
対応しているマザーボード・OSを利用する事で、利用していないPCI-Eデバイスを停止させて省電力化する事が出来るが、
対応していない環境や仮想環境で利用すると、意図しないシステムダウンが発生する。
　
特に、古いサーバに最新のOSを利用した時に発生する事が多いのと、
ログが残らずにシステムダウンする為、原因特定に時間のかかる場合が多い
システムダウンを回避するには、ASPMをDisableした後にOSを再起動をする必要がある。
　

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ASPMの停止手順

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Jool NAT64†

IPv6限定ネットワークからIPv4へ通信を行うには様々な手段が存在するが、
その内の一つとしてDNS64+NAT64によるL3+L4変換が存在する。
Linuxで実装する場合はDNSキャッシュサーバをDNS64モードで動作させた上で、
KernelModuleにNAT64を組み込む必要がある。
　
Joolは、LinuxKernel用NAT64モジュールの一種であり、
RedHat、Debian、openSUSE、Raspbianなど様々な環境で動かす事が出来る。
　

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Jool組み込み方法

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Kernel Build†

最新のKernelを利用する時や、通常はサポートしていないモジュールを使う時、
Kernelを自前で再構成(ビルド)する事がある。
ビルドはスクリプトで自動化されているが、新規モジュールのON/OFFは自前で設定する必要がある。
なお、最新Kernelの機能追加・バグ修正はLKMLで公開されているので読んでおく。
　

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ビルド手順

参考サイト
The Linux Kernel Archives
LKML.ORG - the Linux Kernel Mailing List Archive
　
ソースコード入手
Kernelのソースコード(バニラ・カーネル)は、上記のオリジナルサイトで公開している。
旧バージョンのソースについてもWeb上で公開されている。
```
# cd /usr/local/src
# wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.18.8.tar.xz
# tar Jxvf linux-4.18.8.tar.xz
# cd linux-4.18.8
```
　
設定インポート
一からビルドオプションを作るのは大変な為、稼働中のKernel設定をインポートして簡略化する。
新規の設定項目は "make oldconfig" 実行時にダイアログで設定確認が行われる。
GUIでビルドオプションを作り直したい場合は "make menuconfig" を実行して設定し直す。
```
# make mrproper
# cp /boot/config-2.6.32-754.3.5.* .config
# make oldconfig
# make menuconfig
```
　
ソースビルド
ビルドオプションを作成したら、実際にソースコードをビルドする。
ビルドには時間がかかる為、makeコマンドをCPUコア数に応じて並列処理させる。
```
# make -j 4 bzImage
# make -j 4 modules
```
　
インストール
ビルドしたKernelをインストールするには様々な方法が存在するが、
汎用性が高い従来の手順でインストールするには下記コマンドを実行する。
下記はver4.18.8のバニラ・カーネルをインストールした場合の手順となる。
```
# make modules_install
# ls /lib/modules
# mkinitrd /boot/initramfs-4.18.8.img 4.18.8
# cp .config /boot/config-4.18.8
# cp arch/x86_64/boot/bzImage /boot/vmlinuz-4.18.8
# cp System.map /boot/System.map-4.18.8
# gzip -c Module.symvers > /boot/symvers-4.18.8.gz
```
　
ブートローダ変更
新しいバージョンのKernelから起動させる為、GRUBなどのブートローダを書き換える。
この時、Kernelが起動しなかった場合に備え&color(#ff0000){正常起動する設定は残しておく。}:
下記はGRUBv1でのブートローダ記述例となる。
```
# vi /boot/grub/grub.conf
---
title Vanilla-Kernel v4.18.8
    root (hd0,0)
    kernel /vmlinuz-4.18.8 ro root=UUID=XXXXXXXX-XXXX-XXXX-XXXX-XXXXXXXXXXXX rd_NO_LUKS rd_NO_MD <以下略>
    initrd /initramfs-4.18.8.img
```
　
旧Kernelの削除
旧Kernelの削除は新しいKernelで起動確認が完了したら実行する。
そうしないと、タイミングによっては起動するKernelが無くなり復旧に時間を要する事になる。
削除対象ファイルのPATHはディストリビューション毎に違う為、ファイルが無い場合は探しつつ作業する。
下記は、v4.18.7のアンインストール手順となる。
```
# rm -rf /lib/modules/4.18.7
# rm /boot/config-4.18.7
# rm /boot/vmlinuz-4.18.7
# rm /boot/System.map-4.18.7
# rm /boot/initramfs-4.18.7.img
# rm /boot/symvers-4.18.7.gz
```
　
手抜きインストール
最近(2018年ごろ)のKernelはイメージ・モジュールビルド、インストールを自動で実行してくれる。
細かい設定を行わない場合は下記コマンドを実行すれば、上記の作業を自動で実行出来る。
```
# cd linux-4.18.8
# make mrproper
# cp /boot/config-2.6.32-754.3.5.* .config
# make oldconfig
# make -j4
# make install
```

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ip conntrack†

コンテンツ配信サーバ・ロードバランサ等でiptablesを用いてFirewall制御を行っている場合、
iptablesのセッション管理テーブルを使い切り、次の様なエラーがログが出る事がある。

ip_conntrack: table full, dropping packet
nf_conntrack: table full, dropping packet

この状態では新規のセッションを張る事が出来なくなり、NW通信速度が極端に低下してしまう。
事前に管理テーブル最大値を拡張する事でエラー発生を抑制する事が出来る。
　

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パラメータ

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nonlocal bind†

LinuxKernelではローカルバインドしているIPアドレスのみ接続待受(LISTEN)出来るが、
keepalivedでHA構成を取る場合、バインドしていないIPアドレスでLISTENするケースがある。
その時は、sysctl.confに下記を追記する事で、非バインドIPアドレスでもLISTEN可能になる。
　

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パラメータ

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accept dad†

IPv6アドレスを固定設定したインターフェースがある時、
重複アドレス検出(Duplication Address Detection)でIPv6アドレス重複を確認した後に割り当てられる。
　
サーバにIPv6アドレス指定でLISTENするアプリケーションがある場合、
DAD待ちによってIPv6アドレスの割り当てが行われていない状態で起動してしまい、
IPv6アドレス割り当て不備と判断されエラー終了する場合がある。
様々な環境で発生する可能性があるのが、NSDで発生した場合は次のエラーログが出力され停止する。

notice: nsd starting (NSD 4.3.3)
error: can't bind udp socket 2001:db8::1@53: Cannot assign requested address
error: server initialization failed, nsd could not be started

DAD待ちはsystemdの"network-online.target"でも発生する為、解決に向けて議論が交わされている。
暫定対処するにはKernelパラメータを変更して重複アドレス検出待ちを無効化する方法がある。
　

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パラメータ