kexec: rebootoljuk gyorsabban a Linuxot!

Pont egy évvel ezelőtt írtam már a kexec-ről. Akkor még csak arról számolhattam be, folyamatban van a fejlesztése az akkor még fejlesztői állapotban levő 2.5-ös Linux kernelhez. Azóta már megjelent a stabil 2.6-os kernel is, úgyhogy nézzük mi változott azóta:

Abban az esetben, ha munkád nem követeli meg azt, hogy rebootold a Linuxod napjában többször, vagy nem dolgozol olyan környezetben, ahol a rendszer pár perces kiesése is gondot okozhat, valószínűleg nem fog érdekelni, hogy az operációs rendszered 20 másodpercet, vagy mondjuk 2 percet bootol. Ellenkező esetben megtennél mindent, hogy minél rövidebb időre csökkentsd a rendszered elindulásának idejét...

A gyors rendszerindítás annyira foglalkoztatja a kernel fejlesztőket is, hogy megszületett a kexec, amely pont ezt hivatott szolgálni. A kexec segítségével elérhetjük azt, hogy egy új Linux kernelt bootoljuk be anélkül, hogy keresztül kellene mennünk a bootloader-en. A kexec megkönnyíti a kernel fejlesztők, szoftver fejlesztők, ISP-k, és más olyan felhasználók életét, akiknek napjában többször is újra kell indítaniuk a gépüket, vagy az újraindítás időtartamát minél kisebbre kell szorítaniuk.

A kexec-nek egyetlen korlátja van jelenleg: csak 32-bites x86 platformon működik. Ahogy a számítógépek fejlődnek, és egyre bonyolultabb lesz a belső felépítésük, úgy számíthaunk arra, hogy egyre hosszabb lesz a rendszerek boot-olási ideje is. Az újraindítások időtartama egyre nagyobb, ha mondjuk sok eszközt kiszolgáló SCSI buszaink vannak, vagy a gépünkben nagy mennyiségű ECC memória van, stb. Az elvégzett tesztek szerint a bootolási idő jelentős részét a firmware szakasz adja (az a szakasz, amikor a rendszer felismeri és ``megszólítja'' a hozzákapcsolt fizikai eszközöket). Ha ezt a szakaszt át tudnánk lépni, akkor jelentősen lerövidíthetnénk a rendszer újraindításának idejét. A kexec pontosan ezt teszi.

Ahhoz, hogy megismerjük a kexec működését, fontos, hogy átlássuk a Linux kernel boot folyamatát. Ez a folyamat két részből áll: a bootloader szakaszból és a kernel szakaszból.

A bootloader szakasz fő részei a hardver szakasz, a firmware szakasz, az első szintű bootloader (first-level bootloader) és a másod szintű bootloader (second-level bootloader). A boot folyamat azzal kezdődik, hogy bekapcsoljuk a számítógépet. Bizonyos inicializálások után az irányítás a firmware-hez kerül. A firmware-t egyes architektúrákon hívjuk "BIOS" -nak is. A firmware felismeri az egyes eszközöket, pl. a memória kontroller(eke)t, busz eszközöket, háttértárakat, stb. Ezután a firmware a beállítások alapján átadja a vezérlést egy minimális bootloader-nek, amelyet Master Boot Record-nak (MBR) is hívunk. Az MBR vagy merevlemezen, vagy eltávolítható eszközön vagy akár ``hálózaton'' is lehet. A következő lépés az, hogy az MBR az irányítást átadja az operációs rendszernek. Ez a feladat már a másod szintű bootloader-re hárul (gyakran ezt nevezik boot loader-nek). Ez a boot loader teszi lehetővé a felhasználónak, hogy kiválassza a futtatandó kernelt, betölti a kernelt a memóriába a megadott paraméterekkel, inicializálja a kernelt, kialakítja a megfelelő futtatási környezetet, majd ``futtatja'' a kernelt.

Az előzőekben ismertetett szakaszokat hivatott áthidalni a kexec, hiszen a következő lépcsőfok már a kernel szakasz, ahol a kernel átveszi az irányítást.

Mi az a kexec?

A kexec Eric Biederman munkája, amely jelenleg is folyamatos fejlesztés alatt áll. A kexec egy kernel patch, amely lehetővé teszi, hogy egy futó kernelből egy másik kernelt indítsunk anélkül, hoyg végig kelljen mennünk a bekapcsolástól a másod szintű bootloader-ig terjedő szakaszokon. Közben nincs hardver reset, nincs detektálás és inicializálás, és semmi olyan lépés, amely lelassíthatná a boot folyamatot.

Hogy működik?

A kexec két részből áll. Egy kernel patch-ből és egy ``user-space'' segédprogramból, amely a kexec-tools névre hallgat. A patchel meg kell foltozni a kernelünket, majd egy kernelt kell fordítani a patchelt forrásból a CONFIG_KEXEC opciót engedélyezve. A kexec-tools segédprogramot le kell fordítani az operációs rendszerünkön.

A kexec használata:

# kexec -l kernel_image -append="kernel_paraméterek"

konkrétabban:

# kexec -l /boot/bzImage -append="root=/dev/hda1"

Ha a már futó kernelt szeretnénk rebootolni, akkor a

# kexec -e

paranccsal adhatunk utasítást erre.



A kexec patcheket és az user-space utility-t letöltheted a legfrissebb 2.6-os kernelekhez innen. Bővebb infót a kexec-ről az IBM developerWorks oldalain olvashatsz itt.