커널 관리¶

학습 목표¶

이 문서를 통해 다음을 학습합니다:

Linux 커널 구조와 버전 관리
커널 모듈 관리 (로드, 언로드, 설정)
커널 컴파일과 설치
GRUB 부트로더 설정

난이도: ⭐⭐⭐⭐ (고급)

목차¶

커널 개요
커널 버전 관리
커널 모듈
DKMS
커널 컴파일
GRUB 부트로더
커널 파라미터

1. 커널 개요¶

커널의 역할¶

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                     사용자 공간                              │
│  ┌─────────┐  ┌─────────┐  ┌─────────┐  ┌─────────┐        │
│  │ 애플리케이션│  │  쉘     │  │  서비스  │  │  GUI    │        │
│  └────┬────┘  └────┬────┘  └────┬────┘  └────┬────┘        │
│       │            │            │            │              │
├───────┴────────────┴────────────┴────────────┴──────────────┤
│                   시스템 호출 인터페이스                      │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                      커널 공간                               │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐   │
│  │  프로세스 관리  │  메모리 관리  │  파일시스템  │  네트워크 │   │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘   │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐   │
│  │              디바이스 드라이버 (모듈)                 │   │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘   │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                        하드웨어                              │
│  CPU  │  메모리  │  디스크  │  네트워크 카드  │  기타 장치    │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

커널 구성 요소¶

구성 요소	역할
프로세스 관리	프로세스 생성, 스케줄링, 종료
메모리 관리	가상 메모리, 페이징, 캐싱
파일시스템	VFS, ext4, XFS, NFS 등
네트워킹	TCP/IP 스택, 소켓, 라우팅
디바이스 드라이버	하드웨어 추상화, 모듈
시스템 호출	사용자 공간과 커널 인터페이스

2. 커널 버전 관리¶

현재 커널 정보¶

# 커널 버전 확인
uname -r
# 예: 5.15.0-91-generic

# 상세 정보
uname -a
# Linux hostname 5.15.0-91-generic #101-Ubuntu SMP x86_64 GNU/Linux

# 커널 설정 정보
cat /proc/version

# 커널 빌드 설정 (설정으로 컴파일된 경우)
cat /boot/config-$(uname -r) | head -20

커널 버전 체계¶

5.15.0-91-generic
│ │  │ │  └──────── 배포판 특정 이름
│ │  │ └────────── ABI 버전 (배포판 패치)
│ │  └──────────── 패치 레벨
│ └─────────────── 마이너 버전
└───────────────── 메이저 버전

설치된 커널 목록¶

# Ubuntu/Debian
dpkg --list | grep linux-image

# RHEL/CentOS
rpm -qa | grep kernel

# 또는 /boot 확인
ls -la /boot/vmlinuz-*

커널 업데이트¶

# Ubuntu/Debian
sudo apt update
sudo apt upgrade linux-image-generic

# 특정 버전 설치
sudo apt install linux-image-5.15.0-92-generic

# RHEL/CentOS
sudo yum update kernel

# 특정 버전 설치
sudo yum install kernel-5.14.0-362.el9

이전 커널 제거¶

# Ubuntu - 자동 제거
sudo apt autoremove

# Ubuntu - 특정 버전 제거
sudo apt remove linux-image-5.15.0-88-generic

# 현재 커널 제외하고 이전 커널 제거
sudo apt purge $(dpkg --list | grep -E 'linux-(image|headers|modules)' | \
    grep -v $(uname -r | sed 's/-generic//') | awk '{print $2}')

# RHEL/CentOS - 오래된 커널 제거 (2개 유지)
sudo dnf remove $(dnf repoquery --installonly --latest-limit=-2 -q)

3. 커널 모듈¶

모듈 정보 확인¶

# 로드된 모듈 목록
lsmod

# 특정 모듈 정보
modinfo ext4
modinfo nvidia

# 모듈 의존성 확인
modprobe --show-depends ext4

# 모듈 파일 위치
ls /lib/modules/$(uname -r)/kernel/

모듈 로드/언로드¶

# 모듈 로드
sudo modprobe nouveau
sudo modprobe snd-hda-intel

# 모듈 언로드
sudo modprobe -r nouveau
sudo rmmod nouveau

# 강제 언로드 (위험)
sudo rmmod -f nouveau

# 의존성 포함 로드
sudo modprobe -v nvidia

모듈 파라미터¶

# 모듈 파라미터 확인
modinfo -p e1000e

# 현재 적용된 파라미터
cat /sys/module/e1000e/parameters/IntMode

# 파라미터와 함께 로드
sudo modprobe e1000e IntMode=2

# /etc/modprobe.d/ 설정 파일
echo "options e1000e IntMode=2" | sudo tee /etc/modprobe.d/e1000e.conf

모듈 자동 로드 설정¶

# 부팅 시 자동 로드
echo "vhost_net" | sudo tee /etc/modules-load.d/vhost_net.conf

# 모듈 블랙리스트 (로드 방지)
echo "blacklist nouveau" | sudo tee /etc/modprobe.d/blacklist-nouveau.conf
echo "options nouveau modeset=0" | sudo tee -a /etc/modprobe.d/blacklist-nouveau.conf

# initramfs 재생성 필요
sudo update-initramfs -u  # Ubuntu/Debian
sudo dracut -f            # RHEL/CentOS

모듈 별칭¶

# 별칭 확인
modprobe --show-depends -a pci:v00008086d00001502sv*sd*bc*sc*i*

# 하드웨어 ID로 모듈 찾기
lspci -nn  # PCI 장치와 ID 확인
lspci -k   # 사용 중인 모듈 확인

# USB 장치
lsusb
lsusb -t  # 트리 형태

4. DKMS¶

DKMS 개요¶

DKMS (Dynamic Kernel Module Support)는 커널 업데이트 시 외부 모듈을 자동으로 재빌드합니다.

# DKMS 설치
sudo apt install dkms  # Ubuntu/Debian
sudo yum install dkms  # RHEL/CentOS

DKMS 상태 확인¶

# 등록된 모듈 목록
dkms status

# 예시 출력:
# nvidia/535.154.05, 5.15.0-91-generic, x86_64: installed
# nvidia/535.154.05, 5.15.0-92-generic, x86_64: installed
# virtualbox/7.0.12_Ubuntu, 5.15.0-91-generic, x86_64: installed

DKMS 모듈 관리¶

# 모듈 추가
sudo dkms add -m module-name -v version

# 모듈 빌드
sudo dkms build -m module-name -v version

# 모듈 설치
sudo dkms install -m module-name -v version

# 모듈 제거
sudo dkms remove -m module-name -v version --all

# 모든 커널에 대해 재빌드
sudo dkms autoinstall

DKMS 모듈 생성 예시¶

# 모듈 디렉토리 구조
/usr/src/mymodule-1.0/
├── dkms.conf
├── Makefile
└── mymodule.c

# dkms.conf 예시
PACKAGE_NAME="mymodule"
PACKAGE_VERSION="1.0"
BUILT_MODULE_NAME[0]="mymodule"
DEST_MODULE_LOCATION[0]="/kernel/drivers/misc"
AUTOINSTALL="yes"

# Makefile 예시
obj-m := mymodule.o

KVERSION := $(shell uname -r)
KDIR := /lib/modules/$(KVERSION)/build

all:
    $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

clean:
    $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) clean

# DKMS에 등록
sudo dkms add -m mymodule -v 1.0
sudo dkms build -m mymodule -v 1.0
sudo dkms install -m mymodule -v 1.0

5. 커널 컴파일¶

소스 다운로드¶

# kernel.org에서 다운로드
cd /usr/src
wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v6.x/linux-6.7.tar.xz
tar -xvf linux-6.7.tar.xz
cd linux-6.7

# 또는 git으로
git clone https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git
cd linux
git checkout v6.7

빌드 의존성 설치¶

# Ubuntu/Debian
sudo apt install build-essential libncurses-dev bison flex \
    libssl-dev libelf-dev bc dwarves

# RHEL/CentOS
sudo yum groupinstall "Development Tools"
sudo yum install ncurses-devel bison flex elfutils-libelf-devel \
    openssl-devel bc dwarves

커널 설정¶

# 현재 커널 설정 복사
cp /boot/config-$(uname -r) .config

# 메뉴 기반 설정
make menuconfig

# 또는 그래픽 설정 (X11 필요)
make xconfig

# 또는 텍스트 질의 방식
make config

# 기존 설정 기반으로 새 옵션만 질의
make oldconfig

# 기본값으로 새 옵션 설정
make olddefconfig

주요 설정 옵션¶

General setup --->
    Local version - append to kernel release: -custom
    [*] Automatically append version information

Processor type and features --->
    Processor family (Core 2/newer Xeon) --->
    [*] Symmetric multi-processing support

Device Drivers --->
    [M] Network device support --->
    [M] SCSI device support --->

File systems --->
    <*> Ext4 POSIX Access Control Lists
    <M> XFS filesystem support
    <M> Btrfs filesystem support

컴파일 및 설치¶

# 컴파일 (병렬 빌드)
make -j$(nproc)

# 모듈 컴파일
make modules

# 모듈 설치
sudo make modules_install

# 커널 설치
sudo make install

# initramfs 생성 (자동으로 되지 않은 경우)
sudo update-initramfs -c -k 6.7.0-custom

# GRUB 업데이트
sudo update-grub

빠른 테스트 빌드¶

# 최소 설정으로 시작
make tinyconfig

# 또는 현재 하드웨어에 맞는 최소 설정
make localmodconfig

# 빌드
make -j$(nproc)

6. GRUB 부트로더¶

GRUB 설정 파일¶

# 메인 설정 (수정하지 않음)
/boot/grub/grub.cfg

# 사용자 설정 (이것을 수정)
/etc/default/grub

# 커스텀 스크립트
/etc/grub.d/

/etc/default/grub 설정¶

# /etc/default/grub

# 기본 부팅 항목 (0부터 시작, 또는 "saved")
GRUB_DEFAULT=0

# 메뉴 표시 시간 (초)
GRUB_TIMEOUT=5

# 메뉴 숨김 (부팅 빠르게)
GRUB_TIMEOUT_STYLE=menu  # menu, countdown, hidden

# 커널 파라미터
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash"
GRUB_CMDLINE_LINUX=""

# 해상도
GRUB_GFXMODE=1920x1080

# 복구 모드 항목 비활성화
GRUB_DISABLE_RECOVERY="false"

# OS 프로버 (다른 OS 감지)
GRUB_DISABLE_OS_PROBER=false

GRUB 업데이트¶

# 설정 변경 후 적용
sudo update-grub  # Ubuntu/Debian
sudo grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg  # RHEL/CentOS

# BIOS 시스템
sudo grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

# UEFI 시스템
sudo grub2-mkconfig -o /boot/efi/EFI/centos/grub.cfg

GRUB 재설치¶

# BIOS 시스템
sudo grub-install /dev/sda
sudo update-grub

# UEFI 시스템
sudo grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot/efi
sudo update-grub

부팅 항목 수동 추가¶

# /etc/grub.d/40_custom
#!/bin/sh
exec tail -n +3 $0

menuentry "Custom Kernel" {
    set root='hd0,msdos1'
    linux /boot/vmlinuz-6.7.0-custom root=/dev/sda2 ro quiet
    initrd /boot/initrd.img-6.7.0-custom
}

menuentry "Recovery Mode" {
    set root='hd0,msdos1'
    linux /boot/vmlinuz-6.7.0-custom root=/dev/sda2 ro single
    initrd /boot/initrd.img-6.7.0-custom
}

기본 부팅 커널 변경¶

# 사용 가능한 메뉴 항목 확인
grep -E "^menuentry|^submenu" /boot/grub/grub.cfg

# 기본값 설정 (인덱스)
sudo grub-set-default 2

# 기본값 설정 (이름)
sudo grub-set-default "Ubuntu, with Linux 5.15.0-92-generic"

# 일회성 부팅 선택
sudo grub-reboot "Ubuntu, with Linux 5.15.0-91-generic"

# /etc/default/grub에서 GRUB_DEFAULT 설정
GRUB_DEFAULT="1>2"  # 서브메뉴 1번의 3번째 항목

7. 커널 파라미터¶

부팅 시 파라미터¶

# /etc/default/grub에서 설정
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash"
GRUB_CMDLINE_LINUX="crashkernel=auto rd.lvm.lv=centos/root"

# 또는 GRUB 메뉴에서 'e'를 눌러 일시적 편집
linux /boot/vmlinuz-... root=... quiet splash nouveau.modeset=0

일반적인 커널 파라미터¶

파라미터	설명
`quiet`	부팅 메시지 최소화
`splash`	그래픽 스플래시 화면
`single`	단일 사용자 모드
`init=/bin/bash`	직접 쉘로 부팅
`nomodeset`	비디오 모드 설정 비활성화
`acpi=off`	ACPI 비활성화
`noapic`	APIC 비활성화
`mem=4G`	사용 메모리 제한
`maxcpus=2`	CPU 수 제한

런타임 파라미터 (sysctl)¶

# 현재 값 확인
sysctl -a
sysctl net.ipv4.ip_forward

# 임시 변경
sudo sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1

# 영구 설정
echo "net.ipv4.ip_forward = 1" | sudo tee /etc/sysctl.d/99-custom.conf
sudo sysctl -p /etc/sysctl.d/99-custom.conf

# 또는 /etc/sysctl.conf 편집 후
sudo sysctl -p

주요 sysctl 파라미터¶

# /etc/sysctl.d/99-custom.conf

# 네트워크
net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.core.somaxconn = 65535
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 65535

# 메모리
vm.swappiness = 10
vm.dirty_ratio = 40
vm.dirty_background_ratio = 10

# 파일 시스템
fs.file-max = 2097152
fs.inotify.max_user_watches = 524288

# 보안
kernel.dmesg_restrict = 1
kernel.kptr_restrict = 2

initramfs 관리¶

# 현재 커널의 initramfs 재생성
sudo update-initramfs -u

# 특정 커널 버전
sudo update-initramfs -u -k 5.15.0-92-generic

# 새로 생성
sudo update-initramfs -c -k 5.15.0-92-generic

# RHEL/CentOS (dracut)
sudo dracut -f
sudo dracut -f /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

# 내용 확인
lsinitramfs /boot/initrd.img-$(uname -r) | head -50

연습 문제¶

문제 1: 모듈 관리¶

nouveau 드라이버를 블랙리스트에 추가하고 확인하세요.
NVIDIA 독점 드라이버 사용 시나리오를 가정합니다.

문제 2: GRUB 설정¶

다음 요구사항을 만족하는 GRUB 설정을 작성하세요: - 부팅 타임아웃 10초 - 기본 커널: 두 번째 항목 - 메모리 4GB 제한 - 조용한 부팅

문제 3: sysctl 설정¶

웹 서버에 최적화된 sysctl 설정을 작성하세요: - 연결 백로그 증가 - 파일 디스크립터 제한 증가 - TCP 튜닝

정답¶

문제 1 정답¶

# nouveau 블랙리스트
echo "blacklist nouveau" | sudo tee /etc/modprobe.d/blacklist-nouveau.conf
echo "options nouveau modeset=0" | sudo tee -a /etc/modprobe.d/blacklist-nouveau.conf

# initramfs 업데이트
sudo update-initramfs -u  # Ubuntu
sudo dracut -f            # RHEL

# 확인
cat /etc/modprobe.d/blacklist-nouveau.conf

# 재부팅 후 확인
lsmod | grep nouveau  # 출력 없어야 함

문제 2 정답¶

# /etc/default/grub
GRUB_DEFAULT=1
GRUB_TIMEOUT=10
GRUB_TIMEOUT_STYLE=menu
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash mem=4G"
GRUB_CMDLINE_LINUX=""

# 적용
sudo update-grub

문제 3 정답¶

# /etc/sysctl.d/99-webserver.conf

# 연결 백로그
net.core.somaxconn = 65535
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 65535

# 파일 디스크립터
fs.file-max = 2097152

# TCP 튜닝
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 15
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 300
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 5
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 15

# 메모리 버퍼
net.core.rmem_max = 16777216
net.core.wmem_max = 16777216
net.ipv4.tcp_rmem = 4096 12582912 16777216
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 12582912 16777216

# 적용
sudo sysctl -p /etc/sysctl.d/99-webserver.conf

다음 단계¶

21_Virtualization_KVM.md - libvirt, virsh, VM 관리

참고 자료¶

The Linux Kernel Archives
Kernel Documentation
GRUB Manual
man modprobe, man dkms, man sysctl