OS: PRAKTIKUM — Kernel Module Lab

Tujuan

Praktikum ini merupakan kelanjutan langsung dari sebelumnya, dan berfungsi sebagai laboratorium eksplorasi kernel secara nyata. Pada tahap ini, mahasiswa tidak lagi hanya memahami konsep, tetapi mengamati langsung perilaku kernel Linux ketika sebuah kernel module dimuat dan dilepas.

Setelah menyelesaikan praktikum ini, mahasiswa diharapkan mampu:

• Membangun kernel module sederhana
• Melakukan load dan unload module secara aman
• Mengamati perubahan perilaku kernel
• Menganalisis log kernel sebagai alat observasi utama

Praktikum ini menanamkan mindset penting: kernel development = observasi + log + eksperimen terkontrol, bukan trial-and-error sembarangan.

Konteks Akademik Kernel Module Lab

Dalam buku ini dijelaskan bahwa kernel module adalah mekanisme resmi Linux untuk mengembangkan kernel secara bertahap tanpa reboot .

Oleh karena itu, lab ini dirancang agar mahasiswa:

• Melihat kernel sebagai sistem dinamis
• Memahami bahwa setiap modul mempengaruhi state kernel
• Belajar membaca kernel log sebagai sumber kebenaran utama
• Build Kernel Module Sederhana

Persiapan Lingkungan

Pastikan kernel header sesuai dengan kernel yang sedang berjalan (termasuk kernel custom hasil PRAKTIK 4).

uname -r
sudo apt install -y linux-headers-$(uname -r)

Header kernel adalah “jembatan” antara source module dan kernel aktif.

Membuat Direktori Praktikum

mkdir -p ~/kernel-module-lab
cd ~/kernel-module-lab

Source Code Kernel Module Sederhana

Buat file lab_module.c:

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Mahasiswa Sistem Operasi");
MODULE_DESCRIPTION("Kernel Module Lab - Praktik 5");
MODULE_VERSION("1.0");

static int __init lab_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "[LAB] Module dimuat ke kernel\n");
    return 0;
}

static void __exit lab_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "[LAB] Module dilepas dari kernel\n");
}

module_init(lab_init);
module_exit(lab_exit);
Penjelasan akademik singkat:
MODULE_LICENSE("GPL") → mencegah kernel tainted
printk() → mekanisme logging kernel
__init / __exit → penanda fase lifecycle modul
Makefile Kernel Module
Buat file Makefile:
obj-m += lab_module.o

all:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:
	make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

Compile Kernel Module

make

Hasil yang diharapkan:

lab_module.ko

File .ko adalah objek biner yang siap dimuat ke kernel.

Load & Unload Kernel Module

Load (Insert) Module

sudo insmod lab_module.ko

Verifikasi:

lsmod | grep lab

Jika muncul → modul berhasil dimuat.

Unload (Remove) Module

sudo rmmod lab_module

Verifikasi ulang:

lsmod | grep lab

Load dan unload berulang adalah teknik belajar utama dalam kernel lab.

Menggunakan modprobe (Opsional)

Untuk pendekatan yang lebih aman:

sudo modprobe lab_module
sudo modprobe -r lab_module

modprobe otomatis menangani dependency modul.

Observasi Behavior Kernel

Konsep Observasi Kernel

Kernel tidak memiliki UI. Oleh karena itu:

• Semua observasi dilakukan melalui log
• Perubahan state kernel harus disimpulkan dari output sistem

Inilah perbedaan mendasar antara kernel engineering dan application development.

Observasi Menggunakan Kernel Log

Lihat log terakhir:

dmesg | tail

Contoh output:

[LAB] Module dimuat ke kernel
[LAB] Module dilepas dari kernel

Observasi Real-Time

sudo dmesg -w

Kemudian, di terminal lain:

sudo insmod lab_module.ko
sudo rmmod lab_module

Mahasiswa dapat melihat event kernel secara real-time.

Observasi Sederhana Melalui Log

Menambahkan Log Lebih Detail Ubah source code:

printk(KERN_INFO "[LAB] Init dipanggil pada jiffies=%lu\n", jiffies);

Dan saat exit:

printk(KERN_INFO "[LAB] Exit dipanggil pada jiffies=%lu\n", jiffies);

Recompile:

make clean
make

Analisis Akademik Sederhana

Dari log, mahasiswa dapat:

• Mengamati urutan eksekusi
• Membandingkan waktu load dan unload
• Melihat bahwa kernel menjalankan kode module secara deterministik

Ini adalah langkah awal observasi performa kernel.

Kesalahan Umum & Mitigasi

Kesalahan umum mahasiswa:

• Header kernel tidak cocok
• Lupa MODULE_LICENSE
• Salah versi kernel

Mitigasi:

• Selalu cek uname -r
• Gunakan VM
• Jangan eksperimen di sistem produksi

Refleksi Akademik & OBE

Praktikum ini secara langsung memenuhi capaian:

• Kernel Tinkerer → memahami lifecycle modul
• Low-Level Observer → membaca log kernel
• System Engineer Mindset → observasi berbasis data

Filosofi, kernel harus diamati, bukan ditebak, dan kernel module lab adalah sarana paling aman untuk itu .

Challenge Mandiri (Fun & Menantang)

• Tambahkan counter load/unload
• Tambahkan log level berbeda (KERN_WARNING)
• Jalankan modul di kernel custom
• Dokumentasikan hasil observasi dalam tabel

Pranala Menarik

• Sistem operasi