カーネルコードの歩き方

以下イベントのセッションスライドです。
https://techfeed.io/events/techfeed-experts-night-19

Transcript

1. カーネルコードの歩き方 May. 24, 2023 Satoru Takeuchi twitter: satoru_takeuchi 1
2. はじめに • 著者 ◦ 社会人一年生から15年くらいカーネル開発 /サポートをやってきた ◦ 今も必要に応じてカーネルソースを見ている • 本LTで学べること ◦ Linuxのカーネルソースの読み方についての勘所 ◦ 汎用的な、あらゆるソースコードの読み方についても同様の知識 • 前提知識 ◦ なんらかのプログラミング経験がある ◦ Gitが使える 2
3. Linuxカーネルソースの規模感 • V6.3時点で > 3,000万行 • バージョン間の変化: v6.2 -> v6.3(リリース間隔は約2か月) ◦ コミット数: > 15,000 ◦ 増加した行数: > 47,000 3
4. Linuxカーネルソースの規模感 • V6.3時点で > 3,000万行 • バージョン間の変化: v6.2 -> v6.3(リリース間隔は約2か月) ◦ コミット数: > 15,000 ◦ 増加した行数: > 47,000 • 目的を定めずに「とりあえず読んでみるか」はかな り厳しい！ 4
5. 読むコツ • 明確、かつ、小さめの目標を立てる ◦ 「カーネルを完全に理解したい」 => つらい(3000万行) ◦ 「この機能でこのオプションを使ったときの挙動を知りたい」 => それならなんとか(1000行) • gitなどのツールを駆使して読まなければならないコード量を減らす • 読むだけでなく実際に動かしてみる • 本やWeb記事を読んで前提知識を適宜身に着ける(スライド末尾の付録参照) ◦ OSカーネルの専門知識 ◦ Linuxカーネルの独自用語 5
6. 実例 • きっかけ ◦ 出版した書籍で言及していた /proc/sys/kernel/sched_latency_nsというファイルが存在しないと読 者に突っ込まれた ▪ https://zenn.dev/satoru_takeuchi/articles/cec2160c6b1b13 ◦ 実機検証はしたはずだが …なぜだ!? • 問題のスコープ ◦ 読者のカーネル(v5.15)でファイルがなくなっているのかを確認 ◦ 本当になくなっていたのであれば、いつなくなったかの確認 6
7. まずやること • v5.15のソースをチェックアウトして読む 7
8. まずやること • V5.15のソースをチェックアウトして読む…のはめんどくさいので、まずは 実機で確認 • 読まなくても動かせばわかることがいっぱいある! 8
9. 実機検証 • やること ◦ 特定のカーネルでブートしたシステムにログインして /proc/sys/kernel/sched_latency_nsファイルが あるかどうか確認 • 結果 ◦ 自分の環境のカーネルバージョン (v5.4) ▪ ファイルはあった ◦ 読者のカーネルバージョン (v5.15) ▪ ファイルはなかった 9
10. どこのバージョンで変化があったか確認 • V5.4, v5.5, v5.6…と、カーネルバージョンを一個づつ変えて動作確認 10
11. どこのバージョンで変化があったか確認 • V5.4, v5.5, v5.6…と、カーネルバージョンを一個づつ変えて動作確認…は、め んどくさそうなので以下のようなことをした 1. V5.4のソース上でsched_latency_nsをgrepで検索して、このファイ ルを作っている処理を見つける 2. V5.15のソース上で上記処理が存在していないことを確認 3. 上記処理がいつ無くなったかを、ソースコードのバイナリサーチ(後述) によって確認 11
12. ソースコードのバイナリサーチ 1. v5.4とv5.15の中間のv5.9をチェックアウトして、処理があることを確認 2. V5.9とv5.15の中間のv5.12をチェックアウトして、処理があることを確認 3. v5.12とv5.15の中間の…というのを繰り返す 4. 最終的にv5.13において処理が無くなったことを特定 12
13. 大事なこと • 実はソースをあんまり読んでいない • 一見ソースを読まなければならないようなときも、読む前にかなりの絞り込みができ る • 「どこで読み始めるか」という最適解は無い ◦ 考えられる選択肢のうち「なんとなく一番たくさん楽できそう」なものから順番に試してみるのがヨシ ◦ 「なんとなく一番楽できそう」なものを推測するのは経験を積むほどうまくなる ◦ 最初から最善を求めると身動きできなくなるので、とにかく回数をこなすとよい 13
14. おわりに • Linuxカーネルはものすごく大規模 • まともに挑むと道に迷うだけ • 目的を明確化した上で読むべき場所を減らしていく • 読むための基礎知識をWebや書籍で適宜得る必要がある • 経験がものをいう • Happy Hacking! 14
15. 参考書籍 • 詳解Linuxカーネル ◦ https://amzn.to/3IvCneV ◦ 昔の本だが概念の理解には役立つ。実装の説明は流し読みかスルーでいい • Linux Kernel Development 3rd edition ◦ https://amzn.to/439tW0y ◦ これまた古い本だが概念の理解に役立つ。詳解 Linuxカーネルよりだいぶ読みやすい • Linuxのしくみ 増補改訂版 ◦ https://amzn.to/45keroj ◦ 概念の理解に役立つ。この中ではいちばんやさしい。ソースは出てこない • Linux Kernel Programming ◦ https://amzn.to/41USNnV ◦ いまのところ一番新しい本。 11月に第二版が出るらしい 15
16. 参考サイト • Linux Kernel Newbies ◦ https://kernelnewbies.org/ ◦ カーネル関連用語解説や、どのバージョンでどんな機能が入ったかなどが書いている • LWN.net ◦ https://lwn.net/ ◦ Linux Kernelのホットなトピックを扱うニュースサイト 16