在Ubuntu上编译安装linux内核详细过程
在Ubuntu上编译安装linux内核详细过程
时间:20220414,版本:V0.1
作者:robotech_erx
1.预备
1.1解释题目
一个linux系统需要3个组件:内核、根文件系统、bootloader。不管是哪个发行版或者嵌入式系统,内核都是一样的。Bootloader也相对简单,pc上用grub,嵌入式系统上用uboot。比较麻烦的是构建根文件系统(init系统,GUI,编译工具,shell,各种工具等等)。嵌入式系统上还好说,有很多的工具可以快速的搞出一个最小(或者不那么小的)根文件系统。PC上的根文件系统,工作量就很庞大了,不是那么快能完成的。其实一个发行版,比如ubuntu,叫做linux根文件系统更准确。
因此,这里仅仅是编译一个新的内核并安装,修改一下grub,让他加载新的内核启动系统。根文件系统还是Ubuntu原来的。
1.2关于linux内核版本号和Ubuntu版本号
查看当前linux内核版本
$ uname -r
5.13.0-39-generic
含义如下:major#.minor#[.patchlevel][-EXTRAVERSION]
对应到5.13.0-39-generic:
5:主版本号
13:次版本号,一个次版本号出现通常代表着是一个稳定版本
0:patchlevel,applied on occasion to the stable kernel when significant bug/security fixes are required.
-39-generic:EXTRAVERSION,又称作localversion,通常是发行版使用,用于标记发行版对内核的修改。
1.3发行版本和内核版本的对应关系
从版本号可以知道(-39-generic),发行版的内核与原版相比是有修改的。下载发行版的代码可以参考:
https://wiki.ubuntu.com/Kernel/Dev/KernelGitGuide
https://cloud.tencent.com/developer/article/1439068 找到运行的Ubuntu版本对应的内核源码
我们这里使用原始版本的代码编译一个内核,但是文件系统使用的还是ubuntu20.04的。Ubuntu版本和内核版本是有关联的。例如ubuntu 20.04 里,apt-cache search linux-image查看。最旧的版本也是5.4。如果使用4.x的内核,可能会有一些问题(哪些问题呢?)。
2.编译
2.1下载内核、安装工具
这里编译的版本是5.17.2。(原有版本是Linux version 5.13.0-39-generic)。
安装需要的工具:
$sudo apt update
$sudo apt install git fakeroot build-essential ncurses-dev xz-utils libssl-dev bc flex libelf-dev bison dwarves
上面的工具编译4.x的内核足够了,但是5.13之后的还需要一些别的工具
sudo apt install zstd #5.13之后支持zstd压缩
2.2获取起始的.config文件
完全手工指定内核的配置选项不现实,一般都是找一个.config文件然后以这个文件为基础进行修改。这个起始的配置文件一般3种获取的方法:
(1)使用源码里自带的defconfig文件。如果是嵌入式系统,使用已有的defconfig配置是个不错的选择。
(2)可以使用Ubuntu20.04自己的config文件作为配置的基础。
在源码文件根目录下:
$ cp /boot/config-$(uname -r) ./.config
直接复制问题是,一些新内核新增加的配置需要自己手工配置了。
(3)使用localmodconfig 对象获取一个精简的编译配置。
为了能够应对各种各样的环境,发布版的内核包含很多内核模块。但是在某个特定机器,例如,大家自己平时使用的PC上实际用到的模块只是其中的极小一部分。重新构建内核时,对不使用的模块进行编译就会浪费时间。
将localmodconfig作为make的目标,kbuild系统会获取一个当前在用的模块的列表,生成仅以正在使用的内核模块为对象的.config文件,从而大幅度减少编译时间。
在源码文件根目录下:
lsmod > /tmp/lsmod.now
make LSMOD=/tmp/lsmod.now localmodconfig
Localmodconfig也是使用/boot/config-$(uname -r) ./.config作为基准的。输入命令后,两个kbuild会询问对于新内核增加的那些配置的选择。
这里使用的是第3种方法。
2.3配置menuconfig
$ make menuconfig
这里主要是想编一个可GDB调试的内核,所以有以下两个配置:
(1)在生成的vmlinux中保留调试信息:
Kernel hacking—>
Compile-time checks and compiler options —>
[*] Compile the kernel with debug info
[*] Provide GDB scripts for kernel debugging
(2)启用KGDB/KDB支持:
Kernel hacking —>
Generic Kernel Debugging Instruments —>
— KGDB: kernel debugger
[*] KGDB: use kprobe blocklist to prohibit unsafe breakpoints
<*> KGDB: use kgdb over the serial console
[ ] KGDB: internal test suite
[*] KGDB: Allow debugging with traps in notifiers
[*] KGDB_KDB: include kdb frontend for kgdb
(0x1) KDB: Select kdb command functions to be enabled by default
[*] KGDB_KDB: keyboard as input device
(0) KDB: continue after catastrophic errors
不同的内核版本中,具体的位置可能不太一样。
不论是第2还是第3种方法设置的初始配置文件,上述2个配置都是默认选中的。所以这里仅仅是查看一下~
2.4编译
make -j4 #使用4线程编译
遇到一个出错:
make[1]: *** No rule to make target ‘debian/canonical-certs.pem’, needed by ‘certs/x509_certificate_list’. Stop.
查了一下,需要关闭两个配置
第一个是
CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS=”debian/canonical-certs.pem”
找到他修改成:
CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS=””
或者运行脚本关闭:
scripts/config –disable SYSTEM_TRUSTED_KEYS
or
scripts/config –set-str SYSTEM_TRUSTED_KEYS “”
第二个是
CONFIG_SYSTEM_REVOCATION_KEYS=”debian/canonical-revoked-certs.pem”
关闭:
scripts/config –disable SYSTEM_REVOCATION_KEYS
具体原理没有深究。参考自:
(https://askubuntu.com/questions/1329538/compiling-the-kernel-5-11-11)
编译完成后,显示
…
Kernel: arch/x86/boot/bzImage is ready (#2)
括号里的 #2意思是这个内核的第二次构建。
除了bzImage 其他生成的东西系包括:
vmlinux,比较大的文件(900多M,bzImage 不到10M)
modules,以模块方式编译的驱动们。执行如下命令查看都生成了哪些模块:
$ find . -name “*.ko”
2.5安装内核、模块和Initramfs
两个make命令完成这个工作。
安装模块:
$sudo make modules_install #安装模块
“安装”就是把模块文件拷贝到根文件系统的目录中,这里是/lib/modules/$(uname -r)/
需要注意的是:
ls -l /lib/modules/5.17.2/
total 384
lrwxrwxrwx 1 root root 34 4月 13 20:18 build -> /home/sunlion/Desktop/linux-5.17.2
drwxr-xr-x 10 root root 4096 4月 13 20:18 kernel
-rw-r–r– 1 root root 29941 4月 14 08:51 modules.alias
-rw-r–r– 1 root root 27556 4月 14 08:51 modules.alias.bin
-rw-r–r– 1 root root 10361 4月 13 20:18 modules.builtin
-rw-r–r– 1 root root 26092 4月 14 08:51 modules.builtin.alias.bin
-rw-r–r– 1 root root 12959 4月 14 08:51 modules.builtin.bin
-rw-r–r– 1 root root 81270 4月 13 20:18 modules.builtin.modinfo
-rw-r–r– 1 root root 7568 4月 14 08:51 modules.dep
-rw-r–r– 1 root root 11475 4月 14 08:51 modules.dep.bin
-rw-r–r– 1 root root 126 4月 14 08:51 modules.devname
-rw-r–r– 1 root root 2983 4月 13 20:18 modules.order
-rw-r–r– 1 root root 85 4月 14 08:51 modules.softdep
-rw-r–r– 1 root root 71730 4月 14 08:51 modules.symbols
-rw-r–r– 1 root root 81094 4月 14 08:51 modules.symbols.bin
lrwxrwxrwx 1 root root 34 4月 13 20:18 source -> /home/sunlion/Desktop/linux-5.17.2
符号连接build和source 指向的是源码文件的安装目录,后面编写驱动需要提供给makefile,而且需要是编译配置过之后的源码,“纯”代码,.config文件都没有,是不行的。所以用于编译的源码放在一个合适的位置比较重要(例如 /usr/src/),这里放在桌面就比较随意了。最好是专门做一个环境变量来标志源码目录。
安装内核:
$sudo make install #安装内核
执行后,输出如下:
arch/x86/Makefile:154: CONFIG_X86_X32 enabled but no binutils support
sh ./arch/x86/boot/install.sh 5.17.2 \
arch/x86/boot/bzImage System.map “/boot”
run-parts: executing /etc/kernel/postinst.d/apt-auto-removal 5.17.2 /boot/vmlinuz-5.17.2
run-parts: executing /etc/kernel/postinst.d/initramfs-tools 5.17.2 /boot/vmlinuz-5.17.2
update-initramfs: Generating /boot/initrd.img-5.17.2
run-parts: executing /etc/kernel/postinst.d/unattended-upgrades 5.17.2 /boot/vmlinuz-5.17.2
run-parts: executing /etc/kernel/postinst.d/update-notifier 5.17.2 /boot/vmlinuz-5.17.2
run-parts: executing /etc/kernel/postinst.d/vboxadd 5.17.2 /boot/vmlinuz-5.17.2
VirtualBox Guest Additions: Building the modules for kernel 5.17.2.
VirtualBox Guest Additions: Look at /var/log/vboxadd-setup.log to find out what
went wrong
run-parts: executing /etc/kernel/postinst.d/xx-update-initrd-links 5.17.2 /boot/vmlinuz-5.17.2
I: /boot/initrd.img.old is now a symlink to initrd.img-5.13.0-39-generic
I: /boot/initrd.img is now a symlink to initrd.img-5.17.2
run-parts: executing /etc/kernel/postinst.d/zz-update-grub 5.17.2 /boot/vmlinuz-5.17.2
Sourcing file `/etc/default/grub’
Sourcing file `/etc/default/grub.d/init-select.cfg’
Generating grub configuration file …
Found linux image: /boot/vmlinuz-5.17.2
Found initrd image: /boot/initrd.img-5.17.2
Found linux image: /boot/vmlinuz-5.13.0-39-generic
Found initrd image: /boot/initrd.img-5.13.0-39-generic
Found linux image: /boot/vmlinuz-5.11.0-27-generic
Found initrd image: /boot/initrd.img-5.11.0-27-generic
Found memtest86+ image: /boot/memtest86+.elf
Found memtest86+ image: /boot/memtest86+.bin
done
这段输出说明了make install完成的工作:
1.复制bzImage System.map文件到 “/boot”目录;
2.生成initramfs文件到/boot/initrd.img-5.17.2;
3.更改grub的配置文件,把新内核的相关信息添加到配置中。
重启,自动使用最新的内核,uname -a 可查看内核信息。(启动时,按住shift可进入grub的选择菜单,选择一个内核)
2.6总结
$ sudo apt update
$ sudo apt install git fakeroot build-essential ncurses-dev xz-utils libssl-dev bc flex libelf-dev bison dwarves zstd
$ make distclean
$ lsmod > /tmp/lsmod.now
$ make LSMOD=/tmp/lsmod.now localmodconfig
$ scripts/config –disable SYSTEM_TRUSTED_KEYS
$ scripts/config –disable SYSTEM_REVOCATION_KEYS
$ make menuconfig
$ make -j4 #使用4线程编译
$ sudo make modules_install #安装模块
$ sudo make install #安装内核
其他一些可能有用的menuconfig配置
Kernel .config support:将.config配置信息保存在内核中,选上它及它的子项使得其它用户能从为文件/proc/config.gz 中得到内核的配置。
参考:
https://blog.csdn.net/u013014440/article/details/44154947
Linux内核程序开发