sysctl.conf로 커널 파라미터 튜닝하는 법

리눅스 시스템을 부팅할 때, 운영체제가 완전히 로드되기 전에 발생하는 일련의 과정들이 있습니다. 그 중심에 initramfs가 있습니다. initramfs는 초기 RAM 파일 시스템으로, 운영체제가 커널을 로드한 후 가장 먼저 마운트하는 파일 시스템입니다. 이 작은 파일 시스템은 실제 루트 파일 시스템(rootfs)을 마운트하는 데 필요한 드라이버와 유틸리티를 포함하고 있어, 시스템이 정상적으로 부팅될 수 있도록 돕는 핵심적인 역할을 수행합니다.

initramfs의 중요성 왜 알아야 할까요?

initramfs는 단순한 초기 파일 시스템이 아닙니다. 다음과 같은 중요한 이유 때문에 이해해야 합니다.

• 부팅 문제 해결: 부팅 과정에서 문제가 발생했을 때, initramfs 내부를 분석하고 수정하여 문제를 해결할 수 있습니다.

• 커스터마이징: 시스템 환경에 맞게 initramfs를 커스터마이징하여 부팅 속도를 향상시키거나 특정 기능을 추가할 수 있습니다.
• 보안 강화: initramfs에 보안 관련 설정을 추가하여 부팅 과정에서 시스템을 보호할 수 있습니다.
• 복구 시스템 구축: initramfs를 기반으로 복구 시스템을 구축하여 시스템 장애 발생 시 데이터를 복구하고 시스템을 복원할 수 있습니다.

initramfs는 어떻게 작동할까요?

1. • 커널 로드: 시스템 전원을 켜면 BIOS 또는 UEFI 펌웨어가 부트 로더(예: GRUB)를 실행하고, 부트 로더는 커널 이미지를 메모리에 로드합니다.
2. • initramfs 로드: 커널은 initramfs 이미지를 메모리에 로드하고, 이를 루트 파일 시스템으로 마운트합니다.
   • /init 실행: 커널은 initramfs 내부에 있는 `/init` 스크립트를 실행합니다. 이 스크립트는 실제 루트 파일 시스템을 마운트하는 데 필요한 작업을 수행합니다.
   • 루트 파일 시스템 마운트: `/init` 스크립트는 필요한 드라이버를 로드하고, LVM, RAID, 암호화된 파티션 등 복잡한 설정이 필요한 경우 이를 처리합니다. 최종적으로 실제 루트 파일 시스템을 마운트합니다.
   • 제어권 전환: 루트 파일 시스템이 마운트되면 `/init` 스크립트는 제어권을 실제 루트 파일 시스템의 `/sbin/init` 프로세스에 넘겨줍니다.
   • 운영체제 부팅: `/sbin/init` 프로세스는 나머지 부팅 과정을 진행하여 운영체제를 완전히 로드합니다.

initramfs의 구조 자세히 알아보기

initramfs는 기본적으로 cpio 아카이브로 압축된 파일 시스템 이미지입니다. 이 이미지에는 다음과 같은 요소들이 포함되어 있습니다.

• • /init 스크립트: 부팅 과정의 핵심 역할을 수행하는 스크립트입니다. 실제 루트 파일 시스템을 마운트하고, 필요한 드라이버를 로드하는 등의 작업을 수행합니다.
• • /bin, /sbin, /usr/bin, /usr/sbin 디렉토리: 부팅에 필요한 기본적인 유틸리티(예: `mount`, `umount`, `ls`, `grep`)를 포함합니다.
  • /lib 디렉토리: 필요한 공유 라이브러리(.so 파일)를 포함합니다.
  • /dev 디렉토리: 디바이스 노드를 포함합니다.
  • /etc 디렉토리: 설정 파일을 포함합니다.
  • /modules 디렉토리: 필요한 커널 모듈(.ko 파일)을 포함합니다.

initramfs 생성 및 수정 방법

initramfs는 일반적으로 `mkinitramfs` 또는 `dracut`과 같은 도구를 사용하여 생성됩니다. 각 배포판마다 사용법이 조금씩 다를 수 있지만, 기본적인 원리는 같습니다. initramfs를 수정하려면 다음과 같은 단계를 따릅니다.

1. • initramfs 이미지 추출: cpio 아카이브를 사용하여 initramfs 이미지를 임시 디렉토리에 추출합니다.
2. • 파일 수정 또는 추가: 필요한 파일을 수정하거나 추가합니다. 예를 들어, `/init` 스크립트를 수정하거나, 새로운 유틸리티를 추가할 수 있습니다.
   • initramfs 이미지 재구성: 수정된 파일들을 사용하여 새로운 initramfs 이미지를 생성합니다.
   • 부트 로더 설정 업데이트: 새로운 initramfs 이미지를 사용하도록 부트 로더 설정을 업데이트합니다.

예시: Ubuntu에서 initramfs를 수정하는 방법

1. 임시 디렉토리 생성

mkdir /tmp/initramfs_temp

2. initramfs 이미지 추출

cd /tmp/initramfs_temp

zcat /boot/initrd.img-$(uname -r) | cpio -idmv

3. /init 스크립트 수정 (예: 특정 메시지 추가)

echo “echo ‘Custom message from initramfs'” >> init

4. initramfs 이미지 재구성

find . | cpio -o -H newc | gzip > /boot/initrd.img-$(uname -r).new

5. 부트 로더 설정 업데이트 (update-initramfs 사용 권장)

update-initramfs -u -k all # 모든 커널에 대해 initramfs 업데이트

update-grub

6. 시스템 재부팅

reboot

 

주의: initramfs를 잘못 수정하면 시스템이 부팅되지 않을 수 있습니다. 반드시 백업을 수행하고, 신중하게 작업해야 합니다.

initramfs와 initrd의 차이점

initramfs와 initrd는 모두 초기 RAM 파일 시스템이지만, 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다.

특징initrdinitramfs파일 시스템 이미지블록 디바이스 이미지 (파일 시스템으로 포맷됨)cpio 아카이브 (압축 가능)메모리 사용량커널에 의해 복사되어 메모리에 상주 (압축 불가)필요한 부분만 압축 해제하여 사용 가능 (메모리 효율적)수정 용이성루프 디바이스를 사용하여 마운트해야 수정 가능cpio 아카이브를 추출하여 직접 수정 가능현대 시스템에서의 사용거의 사용되지 않음대부분의 현대 리눅스 배포판에서 사용

initramfs는 initrd에 비해 더 유연하고 효율적이며, 현대적인 시스템에서 선호되는 방식입니다.

initramfs 관련 흔한 오해와 진실

• • 오해: initramfs는 항상 필요하다.
    • 진실: initramfs는 특정 하드웨어나 파일 시스템을 사용하기 위해 커널 모듈을 로드해야 하는 경우에 주로 필요합니다. 만약 커널에 모든 필요한 드라이버가 내장되어 있다면 initramfs 없이도 부팅이 가능합니다.

• 오해: initramfs는 복잡해서 수정하기 어렵다.
  • 진실: initramfs의 구조를 이해하고, cpio와 같은 기본적인 도구를 사용하면 비교적 쉽게 수정할 수 있습니다.

• 오해: initramfs는 부팅 속도를 느리게 한다.
  • 진실: initramfs는 부팅 과정에서 필요한 작업을 수행하기 때문에 어느 정도 시간이 소요될 수 있지만, 필요한 모듈만 포함하고 최적화하면 부팅 속도를 향상시킬 수도 있습니다.

전문가의 조언

initramfs를 다룰 때는 항상 백업을 생활화하고, 변경 사항을 적용하기 전에 테스트 환경에서 충분히 검증하는 것이 중요합니다. 또한, 배포판에서 제공하는 도구(예: `update-initramfs`, `dracut`)를 사용하는 것이 직접 파일을 수정하는 것보다 안전하고 편리합니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

• Q: initramfs 이미지는 어디에 저장되나요?
  • A: 일반적으로 `/boot` 디렉토리에 `initrd.img-<커널 버전>` 또는 `initramfs-<커널 버전>.img`와 같은 이름으로 저장됩니다.

• Q: initramfs가 손상되면 어떻게 되나요?
  • A: initramfs가 손상되면 시스템이 부팅되지 않을 수 있습니다. 복구 모드를 사용하거나, 다른 부팅 가능한 미디어를 사용하여 시스템을 복구해야 합니다.

• Q: initramfs를 사용하지 않고 부팅할 수 있나요?
  • A: 커널에 모든 필요한 드라이버가 내장되어 있다면 initramfs 없이도 부팅이 가능합니다. 하지만 대부분의 현대 시스템에서는 initramfs가 필요합니다.

initramfs 활용 팁과 조언

• 부팅 속도 향상: 불필요한 모듈을 제거하고, init 스크립트를 최적화하여 부팅 속도를 향상시킬 수 있습니다.

• 자동화된 설정: 부팅 시 자동으로 네트워크를 설정하거나, 특정 서비스를 시작하도록 initramfs를 구성할 수 있습니다.
• 보안 강화: initramfs에 암호화 관련 모듈을 추가하여 부팅 과정에서 시스템을 보호할 수 있습니다.
• 문제 해결: 부팅 문제 발생 시, initramfs 내부를 분석하여 문제의 원인을 파악하고 해결할 수 있습니다.