カーネルコードの歩き方

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1. カーネルコードの歩き方
   May. 24, 2023
   Satoru Takeuchi
   twitter: satoru_takeuchi
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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
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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
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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！
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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
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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
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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
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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!
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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
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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
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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
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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
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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
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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!
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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
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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
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