How to read linux kernel

Linux カーネルの読み方 Naoya Ito

担当章リバース proxy キャッシュ Linux Web サーバー

Linux カーネルを読む「よーし、Linux カーネル読むぞー」

早速カーネルを読む ! 「なんとかわいいバイナリ」「0x000000c4 は俺の嫁」「いやいや、そこは 0x0000006d でしょう? なおや氏」

... という話ではなく Linux カーネルの読み方 Linux カーネルのソースコードの読み方

お話したいこと Linuxカーネルを読むカーネルのソースを読んで良かったこと Linux カーネルに触れたきっかけカーネルソースの読み方

カーネルのソースを読んで良かったこと

以前の私 #1 負荷が過剰「このサーバーはディスクが重そう」 (実際どこが正確な原因なんだろう...) (そもそも"負荷"って何だろう...)

以前の私 #2 load average が 10.00 「 Google で調べると CPU数で割って 1.00 以下なら OK らしい。」 (なんでCPU数で割るんだろう...) (そもそも load average って何だ...)

以前の私 #3 Apache がアクセス過多「prefork から worker にすればマルチスレッドになって速くなるかも」 (なんでスレッドだと速いのかしら...) (とりあえず収まったから良いか...)

以前の私 #4 I/O が高くてディスクがもたない「サーバー増やしてみる? SCSI のディスクに変えてみようか」 (I/O ってどうやったら減らせるの...?) ( SCSI にしたところで大して速くならない...)

根拠がない重そう Googleで調べると速くなるかも変えてみよう根拠がないので対症療法しか取りようがない

現在の私 #1 負荷が過剰 OS の出力する統計情報から原因を特定 load average が 10.00 load average を上昇させるプロセスを特定プロセスの挙動からボトルネックを特定

現在の私 #2 Apache がアクセス過剰なぜ応答を返せないか原因を統計から特定プロセス or スレッドは両者の差異点がどこかを考慮して選択 I/O が高くてディスクが持たない I/O 分散計画をキャッシュを前提に立てる

カーネルのソースに触れたことで OS の動作原理や統計情報の意味をソースコードレベルで理解することができた根拠を持って負荷分散戦略を立てられるようになったスケーラブルなアプリケーション設計に自信が持てるようになった抽象レイヤが透けて見える

結果『サーバー/インフラを支える技術』執筆

Linux カーネルに触れたきっかけ

バイナリアンになりたくて

苛立ちローレイヤのことが分からない分かりたい何に手をつけて良いかが分からない

Linux カーネル本の概論を読んだ 3版発売決定 2版をずっと「積ん読」にしていたせっかく買ったしこのままお蔵入りも勿体ない。 1 章だけでも読んでみるか ...

知りたかったことが書かれていたプロセスとは何かスレッドとは何か仮想メモリとは何かファイルがどうキャッシュされるかシステムコールの裏側

ソースを開く load average とは何かを調べる半端無く難しいと思い込んでいた書籍片手に grep したら意外と分かった

Linux カーネルの設計モノリシックカーネル複雑な設計パターンはあまりないややオブジェクト指向 (VFS など) ただし量は多い ... 500Mステップ

カーネル開発者に感謝ソースコードの裏には幾多の試行錯誤開発者 >>>> ソース読者素晴らしい学習教材に感謝

カーネルソースの読み方俺流

使っている道具 GNU Emacs GNU GLOBAL ( gtags ) App::Ack ( ack ) 書籍数冊紙とペン

GNU GLOBAL ソースコードタグシステム関数の定義場所、呼び出し場所にジャンプ Emacs と連携 if (likely(prev != next)) { rq->nr_switches++; rq->curr = next; ++*switch_count; context_switch (rq, prev, next); } else { ... sched.c 3517 行目 sched.c 1860 行目 static inline void context_switch (...) { struct mm_struct *mm, *oldmm; prepare_task_switch(rq, prev, next); mm = next->mm; ..

App::Ack grep よい良いソースコード検索ツール % sudo cpan App::Ack

書籍数冊別の書籍の同テーマの解説を読む

紙とペン処理の流れをメモしながら進めるコールスタックが深いと迷子になりやすい

Linux Kernel Hack Japan http://hira.main.jp/wiki/index.php " ひら " さんによる膨大な覚書きひらメソッド分からない時のヒントに

ソースを読む 5 つのコツ読む対象を絞るいきなり読まない概観を知った上で読む重要なデータ構造を把握するテストプログラムのトレースを活用する

1. 読む対象を絞る隅々まで読もうとしない 500Mステップも読めない (自分もまだ数 % です) テーマを決めて読む「load average の計測方法を調べる」「コンテキストスイッチの仕組みを調べる」「 select(2) の実装を調べる」

2. いきなり読まないまず全体を把握するソースツリーの構造本の目次を読むのと同じ

3. 概観を知った上で読む書籍で知りたい箇所の概観を掴むスケジューラの概要 ... ふむふむ、なるほど -> ソース読む大枠が分かっていれば迷子にならない

4. 重要なデータ構造を把握しておく重要なデータ構造 struct task_struct struct mm_struct VFS の struct file_operations ...

5. テストプログラムを活用例: スレッド生成周りの処理が知りたい pthread_create() するプログラムを作るプログラムを strace するシステムコールの呼ばれ方 -> 実装箇所の当たりが付く

例 : usleep(3) の精度が知りたい http://d.hatena.ne.jp/naoya/20080122 まずテストプログラムで実験 strace で nanosleep(2) の呼び出しを確認書籍の索引で nanosleep を引くタイマ割り込み周りの章を読むタイマ割り込み周りのコードの当たりがつく ack や GNU GLOBAL を駆使して sys_nanosleep() の実装 / 周辺を芋づる式に調べていく ( 道筋の記録を忘れずに ) nanospeel(2) の母体になっている動的タイマが割り込み周期に依存していることが分かる -> 4ms

読んで分かった必要な知識 C言語 gcc 拡張 GNU開発ツール CPU の機能 (x86) オブジェクト指向簡単なパターン (Template Method など) Writing a Simple File System http://www.geocities.com/ravikiran_uvs/articles/rkfs-old.html

番外編手を動かしたい方は ... カーネルモジュール開発が面白い http://d.hatena.ne.jp/naoya/20071201 フィボナッチ数列を計算するデバイス ( アホ ) % cat /proc/fib 10 % cat /dev/fib 55

まとめ巨大なソースに当たるにはコツがあります堀から埋めていきましょうカーネルのソースを読むと負荷分散に強くなります。自信が持てますカーネルのソースを読むことでOSの動作原理を知ることができます

最後にカーネル? 何の役に立つの? 「ただ知りたかった」カーネルへの興味が負荷分散に繋がるとは思っていなかった役に立つかどうかは知らなければ分からない。知りたいと思う動機を大切に。

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