Descărcați, configurați, compilați și instalați kernelul Linux pas cu pas

Compilați nucleul Linux Este una dintre acele sarcini care separă utilizatorul curios de cel care vrea să aprofundeze sistemul de operareNu este obligatoriu pentru utilizarea GNU/Linux zilnic, dar este o modalitate excelentă de a înțelege mai bine cum funcționează mașina ta, de a profita la maximum de hardware și de a regla fin sistemul după preferințe.

În acest ghid veți vedea, pas cu pas, cum Descărcați, configurați, compilați și instalați un kernel Linux de la zero. Vom acoperi distribuțiile bazate pe Debian (Debian, Ubuntu, Mint și derivate), precum și concepte generale aplicabile altor familii precum Fedora sau CentOS. De asemenea, vom explora de ce ați putea dori să faceți acest lucru, de ce instrumente veți avea nevoie, cum să reutilizați configurația actuală a kernelului, cum să ajustați opțiunile pentru Docker sau hardware specific și cum să reveniți la configurația inițială dacă ceva nu merge bine.

De ce ai putea fi interesat să-ți compilezi propriul kernel

Înainte de a atinge orice, este important să fii clar ce vrei: Compilarea kernelului nu este întotdeauna necesarăDar există mai multe motive convingătoare pentru a face acest lucru.

• performanta si eficientaEliminarea driverelor și a funcțiilor pe care nu le utilizați niciodată poate face ca sistemul să pornească mai rapid, să utilizeze mai puțină memorie RAM și să reducă latența în anumite sarcini de lucru.
• SecuritateDezactivarea funcțiilor sau modulelor de care nu aveți nevoie reduce suprafața de atac. Un kernel mai minimalist este, în multe contexte, un kernel mai sigur.
• Suport pentru hardware specificUneori, distribuția ta nu include încă driverul de care ai nevoie sau acesta este dezactivat; prin compilarea propriului kernel poți activați asistența pentru hardware-ul dvs. (plăci de rețea, RAID, dispozitive de depozitare mai puțin frecvente etc.).
• Funcții specialePoate doriți să încercați un nou planificator de activități, funcții specifice pentru virtualizare, Docker, containere, BPF, io_uring sau orice alte funcții avansate care nu sunt activate în mod implicit.
• Învățare și experimentareCompilarea kernelului este o modalitate foarte simplă de a Învață cum este organizat intern un sistem GNU/Linux, cum este inițializat hardware-ul și cum sunt integrate modulele.

Totuși, pentru un utilizator casnic care dorește doar să pornească computerul, să navigheze pe internet și puțin altceva, Compilarea manuală a kernelului este ca și cum ai folosi un tun pentru a ucide muște.Este un proces lung și delicat și este normal să mănânci ceva pe parcurs. kernel panic Înainte de a-l ajusta fin. Dacă îți place să modifici, fă-o; dacă nu, cel mai bine este să rămâi la pachetele oficiale pentru distribuția ta.

Ce este mai exact kernelul Linux?

Nucleul Linux este componenta centrală a sistemului: software-ul care se află între hardware și restul programelorEste responsabil pentru gestionarea memoriei, proceselor, sistemelor de fișiere, dispozitivelor de intrare/ieșire, rețelei, securității și multe altele.

Linux a început în 1991 ca un proiect personal al lui Linus Torvalds să creeze un kernel liber. De atunci, a crescut enorm: astăzi vorbim despre zeci de milioane de linii de cod, întreținute de mii de dezvoltatori sub licența GPLv2Sistemul pe care îl numim de obicei „Linux” este de fapt o combinație de Nucleul Linux + instrumentele GNU și alte componente care asamblează distribuția.

Când compilați un kernel personalizat, ceea ce faceți este să generați un fișier binar (de obicei /boot/vmlinuz-version) plus un set de module în /lib/module/version, însoțită de fișiere precum Sistem.hartă, config cu configurația utilizată și imaginea inițială de bootare (initrd sau initramfs).

Instrumente de bază necesare pentru compilarea kernelului

Pentru a compila un kernel Linux din sursă, aveți nevoie de un mediu de dezvoltare complet. Pe sistemele Debian, Ubuntu și Mint, acest lucru implică de obicei instalarea build-essential și o serie de biblioteci și utilitare suplimentare.

Multe ghiduri clasice recomandă seturi precum următoarele (Le poți adapta în funcție de aspectul tău.):

• Set minimal în Debian/Ubuntu pentru un kernel relativ modern:sudo apt-get install build-essential libncurses-dev bison flex libssl-dev libelf-dev libudev-dev libpci-dev libiberty-dev dkms openssl bc autoconf
• Mediul de împachetare Debian pentru a construi pachete kernel .deb:sudo apt install autoconf automake autotools-dev bison build-essential dh-make debhelper debmake devscripts dpkg fakeroot file gfortran git gnupg fp-compiler lintian patch pbuilder perl quilt xutils-dev

În Fedora, CentOS și derivateAbordarea se schimbă puțin, dar ideea rămâne aceeași: instalați un set de instrumente de dezvoltare și biblioteci pentru interfețe de configurare (text și grafice). De exemplu, următoarele sunt utilizate în mod obișnuit comenzi al stilului:

su -c 'yum groupinstall "Development Tools"'
su -c 'yum install ncurses-devel qt-devel unifdef'

Fără aceste dependențe, compilarea va eșua destul de repede, așa că este Este esențial să aveți mediul pregătit înainte de a descărca codul sursă.

Unde se descarcă codul sursă al kernelului Linux

Sursa oficială pentru obținerea codului kernel este kernel.orgDe acolo puteți alege între versiunile mainline, stabilă și cu suport pe termen lung (LTS). Fiecare are propriul folder și un link către un tarball comprimat.

Câteva exemple de download-uri care sunt adesea văzute Tutorialele sunt:

• Nucleu stabil 6.6 pentru teste recente:
  wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v6.x/linux-6.6.tar.xz
• Nucleul 6.0.11 (ramura v6.x):
  wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v6.x/linux-6.0.11.tar.xz
• Nucleul 5.10.13 (ramura v5.x):
  wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.10.13.tar.xz

De asemenea, puteți descărca fonturile de la depozitele distribuției dvs.În Debian/Ubuntu, de exemplu, există pachetul sursă linux:

sudo apt-get install linux-source

Aceasta lasă un fișier de tip linux-source-xxxtar.bz2 en / usr / srcpe care îl puteți decomprima într-un mod similar cu arhiva tar kernel.org.

Pregătiți arborele sursă și spațiul pe disc

După ce ați descărcat fișierul tarball al kernelului, trebuie să îl extrageți într-o locație unde aveți spațiu suficient și permisiuni de scriereNu ești obligat să folosești /usr/src, deși este un clasic. Poți crea, de exemplu, un director precum ~/Descărcări/kernelurile-mele.

Rețineți că, atunci când este necomprimat, arborele sursă poate fi în jur 1,5 GBși în timpul compilării, lucrurile depășesc cu ușurință 7 GBAșadar, lasă mult loc de eroare.

unele exemple tipice de decompresie sunet:

• Cu tar.xz:
  tar avxf linux-6.6.tar.xz
• Cu tar.bz2:
  tar jxvf linux-2.6.36.tar.bz2 -C /usr/src
• Cu tar.gz:
  tar zxvf linux-x.x.x.x.tar.gz -C /usr/src

După dezarhivare, veți avea un director de genul linux-6.6 o linux-5.10.13Puteți crea o legătură simbolică generică numită linux ca să eviți să exagerezi cu rutele:

cd /usr/src
sudo ln -s linux-6.0.11 linux

Nu este obligatoriu să plasați sursele în / usr / src, deși mulți ghizi o fac din tradiție. Compilarea și instalarea vor funcționa la fel dacă le faceți în folderul utilizatorului.cu condiția să aveți spațiul și autorizațiile corespunzătoare.

Reutilizați configurația curentă a kernelului

Configurarea unui kernel de la zero, opțiune cu opțiune, este o sarcină fără sfârșit chiar și pentru persoane foarte experimentate. Practica obișnuită este reutilizează configurația kernelului pe care o folosești deja ca punct de plecare.

Pentru a face acest lucru, este mai întâi necesar să știm Ce kernel ai încărcat? chiar acum:

uname -r

Rezultatul va fi ceva de genul 6.1.0-13-amd64 o 4.19.0-6-amd64Cu aceste informații, puteți copia configurația curentă din / boot în directorul surselor recent decomprimate:

cd linux-6.6
cp /boot/config-$(uname -r) .config

Acel fișier .config Aceasta va fi cea pe care sistemul de compilare a kernelului o va folosi ca bază. În versiunile mai noi, la rularea instrumentelor de configurare, vi se va cere doar opțiuni care nu existau în kernelul anteriorceea ce economisește o cantitate enormă de timp.

Cum se ajustează setările la hardware-ul real

Pe lângă reutilizarea fișierului .config curent, îl puteți ajusta și mai mult folosind instrumentele oferite de arborele kernelului în sine. Un instrument deosebit de util este faceți localmodconfig, care încearcă să genereze o configurație adaptată modulelor pe care le-ați încărcat în acel moment.

În directorul sursă, pur și simplu executați:

make localmodconfig

Această comandă inspectează modulele active și Dezactivează multe lucruri pe care sistemul tău nu le folosește.Acest lucru este ideal dacă configurați un kernel pentru acea mașină specifică. Dacă intenționați să compilați un kernel generic pentru alte mașini sau servere, va trebui să îl revizuiți cu atenție ulterior pentru a vă asigura că nu omiteți hardware care nu este prezent pe sistemul pe care îl compilați.

Moduri de configurare a kernelului: medii text și grafice

Configurarea kernelului se poate face în mai multe moduri. Toate acestea duc la generarea sau modificarea fișierului .configDar experiența este foarte diferită în funcție de mod:

• face configUn chestionar bazat exclusiv pe text, întrebare cu întrebare. Astăzi este considerat practic doar pentru cazuri foarte specifice; este lent, plictisitor și ușor de greșit.
• Face menuconfigInterfață cu meniu bazată pe text (ncurses), foarte comună pe servere sau când nu aveți un mediu grafic. Navigarea se face cu tastele săgeată, tab și bara de spațiu.
• face xconfigO interfață grafică bazată pe Qt, confortabilă pentru utilizarea mouse-ului. Ideală atunci când se lucrează de pe un desktop complet.
• face gconfigInterfață grafică bazată pe GTK, concepută pentru medii de tip GNOME.

In practica, Face menuconfig Este vedeta din aproape fiecare ghid, deoarece funcționează în aproape orice context. Începând cu fișierul .config copiat, tot ce trebuie să faci este:

make menuconfig

Veți vedea un meniu principal cu categorii precum „Tip procesor și caracteristici”, „Drivere dispozitiv”, „Sisteme de fișiere”, „Asistență rețea”, „Virtualizare” etc. În cadrul fiecăruia, veți putea activați, dezactivați sau marcați ca modul Diferitele opțiuni. În mod normal:

• [*] Înseamnă „încorporat”.
• [M] Indică „este compilat ca modul încărcabil”.
• [] Este „dezactivat”.

Ideea este de a integra în kernel ceea ce este necesar pentru a porni sistemul (de exemplu, suport pentru disc root) și de a folosi module pentru caracteristici mai puțin critice sau caracteristici care nu sunt întotdeauna utilizateastfel încât sâmburele principal să fie mai ușor.

Fiecare element de meniu are de obicei o opțiune de a Ajutor Aceasta explică exact ce face și uneori oferă o recomandare implicită. Dacă nu sunteți sigur de ceva foarte specific, cel mai bine este să rămâneți la valoarea recomandată sau la cea care a fost deja activată în configurația anterioară.

Setări utile: sisteme de fișiere, virtualizare și Docker

O parte importantă a personalizării kernelului este alegerea corectă Ce sisteme de fișiere, mecanisme de containerizare și opțiuni de rețea? Vei avea nevoie de el. De exemplu, dacă intenționezi să folosești partiții NTFS Pentru scriere, va trebui să activați suportul corespunzător (de obicei situat în „Sisteme de fișiere → Sisteme de fișiere DOS/FAT/EXFAT/NT”).

Dacă intenționați să lucrați cu virtualizare sau containere, există blocuri de opțiuni pe care este esențial să le examinați. Pentru Docker și Docker Swarm, de exemplu, există o serie de funcții ale spațiilor de nume, grupurilor de control și rețelei care trebuie să fie activă:

• ierarhia grupurilor de c.
• CONFIG_NAMESPACES, CONFIG_NET_NS, CONFIG_PID_NS, CONFIG_IPC_NS, CONFIG_UTS_NS.
• CONFIG_CGROUPS și subopțiuni precum CONFIG_CGROUP_CPUACCT, CONFIG_CGROUP_DEVICE, CONFIG_CGROUP_FREEZER, CONFIG_CGROUP_SCHED, CONFIG_CPUSETS, CONFIG_MEMCG.
• Suport cheie (CONFIG_KEYS).
• Opțiuni de rețea, cum ar fi CONFIG_VETH, CONFIG_BRIDGE, CONFIG_BRIDGE_NETFILTER, CONFIG_NF_NAT_IPV4, CONFIG_IP_NF_FILTER, CONFIG_IP_NF_TARGET_MASQUERADE, CONFIG_NETFILTER_XT_MATCH_ADDRTYPE, CONFIG_NETFILTER_XT_MATCH_CONNTRACK, CONFIG_NETFILTER_XT_MATCH_IPVS, CONFIG_IP_NF_NAT, CONFIG_NF_NAT, CONFIG_NF_NAT_NEEDED.
• Suport pentru cozile POSIX (CONFIG_POSIX_MQUEUE).
• Opțiuni precum CONFIG_IPVLAN pentru anumite configurații de rețea utilizate de Docker.

O mare parte din această funcționalitate poate fi compilată ca modul fără probleme, dar Este recomandabil să consultați documentația Docker sau să utilizați scripturi de testare.Există utilități precum check-config.sh care analizează fișierul .config al kernelului și vă spun ce lipsește pentru compatibilitatea completă a containerelor.

Mecanica de bază ar fi:

chmod +x check-config.sh
./check-config.sh .config

Rezultatul vă va arăta care opțiuni sunt în regulă, care lipsesc sau care sunt configurate greșit. Dacă găsiți ceva critic dezactivat, îl puteți rula din nou. Face menuconfig o face xconfig, corectați-l, salvați și repetați verificarea.

Îmbunătățiri interesante în versiunile recente de kernel

Pe lângă personalizare, mulți oameni compilează noi versiuni ale kernelului pentru a Profitați de îmbunătățirile de performanță și de noile funcții care va dura totuși ceva timp până va ajunge la pachetele distribuției dumneavoastră.

De exemplu, în rama 6.6 Au fost menționate îmbunătățiri precum:

• Creștere notabilă a performanței în EXT4, cu creșteri de până la 34% în anumite sarcini de scriere simultane.
• Îmbunătățiri ale suportului GPU NVIDIA folosind driverul gratuit Nouveau, pregătind terenul pentru șoferul NVK (Vulkan).
• Opțiuni pentru configurați aspecte ale BIOS-ul de pe echipamentele HP direct din Linux.
• Setări de planificare a clusterului pentru procesoare hibride Intel (Lacul Alder, Lacul Raptor și mai târziu).
• Optimizarea I/O asincrone directe cu io_uring, cu creșteri de performanță de aproximativ 37% în anumite teste.
• Un nou planificator de sarcini, EEVDF (Cel mai devreme termen limită virtual eligibil), ceea ce îmbunătățește alocarea CPU între procese.

Toate acestea vin „din cutie” în versiunile moderne, dar distribuția dvs. poate necesita timp pentru a le împacheta sau activa, motiv pentru care mulți oameni recurg la compilați manual un kernel mai nou.

Compilarea kernelului: make, module și thread-uri de compilare

Odată ce ai configurația așa cum dorești, este timpul să pui procesorul la treabă. Aici intervin comenzile. face Compilarea clasică a kernelului. Compilarea poate dura de la câteva minute până la peste o oră, în funcție de hardware și de numărul de module pe care le generați.

În esență, flux de bază În Debian/Ubuntu (sau alte distribuții) de obicei este:

• Compilați kernelul (imaginea principală):
  make -j$(nproc)
  Sau, dacă vrei să folosească un singur nucleu:
  make
• Compilați și instalați modulele:
  sudo make modules_install

Opțiunea -j$(nproc) Îi spune lui make să utilizeze atâtea procese paralele câte nuclee are procesorul tău, ceea ce economisește mult timp pe mașinile moderne. Dacă observi erori în timpul compilării, va trebui să le verifici în punctul în care eșuează; acestea ar putea fi cauzate de dependențe lipsă, configurații conflictuale sau erori specifice în versiunea respectivă de kernel.

Unele rețete mai avansate folosesc instrumentul Debian make-kpkg și pachetul pachet-kernel pentru a împacheta kernelul în fișiere .deb. Aceasta vă permite apoi să instalați și să dezinstalați kernelul personalizat ca și cum ar fi doar un alt pachet, cu ceva de genul:

fakeroot make-kpkg --initrd --append-to-version=-custom kernel_image kernel_headers
cd /usr/src
sudo dpkg -i *.deb

În acest scenariu, este, de asemenea, frecvent să întâmpini erori legate de certificate de kernelMulte ghiduri rezolvă probleme specifice prin dezactivarea cheilor de încredere în fișierul .config cu o linie de genul:

sed -i '/CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS/s/^/#/g' .config

Instalați kernelul nou compilat și actualizați bootloader-ul

Dacă nu utilizați pachete .deb și folosiți instrumentele standard ale arborelui kernelului „bareback”, Instalarea se face direct din directorul sursăCea mai comună secvență după compilare este:

• Instalați modulele (dacă nu ați făcut-o deja):
  sudo make modules_install
• Instalați kernelul:
  sudo make install

Sistemul de scripting propriu al kernelului va copia fișierul binar bzImagine generat în /boot, împreună cu System.map și fișierul de configurare. În Debian/Ubuntu, scripturile sunt de obicei declanșate în /etc/kernel/postinst.d care generează initramfs și actualizează automat managerul de bootare (GRUB).

Chiar și așa, nu strică niciodată să execuți explicit:

sudo update-initramfs -u
sudo update-grub
sudo update-grub2

Cu asta Te asiguri că imaginea inițială de boot a fost regenerată corect. pentru noua versiune de kernel și că GRUB o ia în considerare în meniul său. În alte distribuții, cum ar fi unele bazate pe Red Hat, poate fi folosit mkinitrd o dracut în loc de update-initramfs, dar scopul este același: creați o imagine initrd/initramfs potrivită pentru noul kernel.

Rolul initrd/initramfs și potențialele probleme

Initrd sau initramfs este un imaginea sistemului de fișiere care este încărcată în memorie foarte devreme în procesul de pornireConține driverele minime necesare pentru montarea sistemului de fișiere rădăcină (de exemplu, suport pentru controlerul SATA sau NVMe unde se află partiția /).

Dacă fișierul initrd este generat incorect sau nu conține modulele necesare, kernelul va porni, dar nu va putea fi montat. / și vei ajunge cu un kernel panic plângându-se că nu poate găsi rădăcină sistem de fișiere. Aceasta este o eroare tipică atunci când opțiunile critice ale kernelului sunt dezactivate sau initramfs este uitat după schimbarea versiunilor.

În Debian/Ubuntu, comanda de referință de astăzi este actualizare-initramfs:

sudo update-initramfs -c -k x.x.x

Parametru -c creează o imagine nouă și -k indică versiunea exactă a kernelului. În distribuțiile mai vechi (sau cu instrumente diferite) se folosea mkinitrd cu o sintaxă similară:

cd /boot
mkinitrd -o initrd.img-2.6.36 2.6.36

În orice caz, dacă după instalarea kernelului personalizat vedeți erori legate de /lib/modules sau de montarea kernelului root, Mai întâi, verificați initramfs/initrd și configurația GRUB. înainte de a atinge orice altceva.

Verificați dacă noul kernel funcționează corect

Cu totul instalat și managerul de bootare actualizat, este timpul să reporniți sistemul pentru a testa. În timpul pornirii, monitorizarea mesajelor de boot GRUB și kernel în cazul în care apar erori din module, sisteme de fișiere sau dispozitive care nu sunt recunoscute.

Odată ajuns în sistem, puteți verifica ce versiune de kernel utilizați cu:

uname -a

Rezultatul ar trebui să reflecte versiune nou compilatăDe acolo, este vorba de testarea serviciilor obișnuite: server web, baze de date, Docker, mașini virtualeprograme desktop etc. Dacă totul funcționează corect, puteți lăsa acel kernel ca fiind principal și puteți păstra versiunile mai vechi ca copii de rezervă.

Cum să revii la un kernel anterior și să îl dezinstalezi pe cel nou

Dacă ceva nu merge bine (ceea ce se poate întâmpla, mai ales în primele rânduri), important este ca Nu vă panicațiAtâta timp cât GRUB-ul listează alte kernel-uri funcționale, puteți recupera sistemul fără prea multe probleme.

Procesul de tipic ar putea:

1. Reporniți sistemul.
2. Pe ecranul GRUB, deplasați-vă cu săgețile și intrați în secțiunea de tip. „Opțiuni avansate pentru…”.
3. Alege o versiune mai veche de kernel despre care știi că funcționează bine.
4. Pornește cu acel kernel și, odată înăuntru, continuă să ștergi kernelul problematic.

Dacă ați instalat kernelul manual, fără pachete .deb, eliminarea implică de obicei șterge fișierele corespunzătoare din /boot și /lib/modulesDe exemplu, pentru a elimina o versiune 6.6.0, ați putea face:

cd /boot
sudo rm config-6.6.0 initrd.img-6.6.0 System.map-6.6.0 vmlinuz-6.6.0

Și apoi, ștergeți modulele sale:

cd /lib/modules
sudo rm -rf 6.6.0

Când ați terminat, actualizați GRUB astfel încât să nu mai ofere acel kernel în meniu și reporniți sistemul:

sudo update-grub
sudo update-grub2
sudo reboot

Dacă ai instalat kernelul pachetizat ca .deb, este mai curat. Folosește-l ca pe orice alt pachet Folosește apt sau dpkg pentru a-l dezinstala, menținând starea sistemului sub control.

Note pentru alte distribuții: Fedora, CentOS și altele

Deși acest ghid se concentrează în mare măsură pe Debian/Ubuntu/Mint, logica generală este similară în distribuțiile bazate pe Red Hat, cum ar fi Fedora sau CentOS. Ce schimbări sunt instrumente de gestionare a pachetelor, câteva nume de dependențe și cum se accesează managerul de bootare.

În Fedora/CentOS, de exemplu, un flux de lucru de bază pentru compilarea unui kernel din kernel.org ar putea fi:

• Instalați instrumentele de dezvoltare:
  su -c 'yum groupinstall "Development Tools"'
su -c 'yum install ncurses-devel qt-devel unifdef'
• Descărcați o versiune stabilă (cum ar fi 2.6.36 în exemplele clasice):
  cd /tmp
wget http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/linux-2.6.36.tar.bz2
• Dezarhivați și pregătiți arborele sursă:
  mkdir /usr/src/linux
tar -xjvf linux-2.6.36.tar.bz2 -C /usr/src/linux
cd /usr/src/linux
• Configurați kernelul folosind menuconfig, xconfig sau gconfig.
• Compilați și instalați:
  make
make modules
make modules_install
make install

Apoi va trebui să revizuiți și să editați /boot/grub/grub.conf (sau fișierul echivalent, în funcție de utilizarea GRUB Legacy, GRUB2 etc.) pentru a adăuga o intrare pentru noul kernel cu initrd-ul corespunzător, acordând mare atenție căilor către rădăcină = și referințe la volume logice dacă utilizați LVM.

Compilarea, configurarea și instalarea unui kernel Linux personalizat este un proces lung, dar incredibil de instructiv: te obligă să înțelegi ce module trebuie să bootezi, ce opțiuni sunt esențiale pentru serviciile tale (cum ar fi Docker sau virtualizarea), cum sunt integrate initramfs și GRUB în procesul de boot și cum să menții întotdeauna o opțiune de rezervă pentru a reveni la un kernel anterior dacă ceva nu merge bine. Dacă îți faci timp să revizuiești fiecare secțiune, să reutilizezi inteligent configurația actuală a kernelului și să te obișnuiești să testezi treptat modificările, poți ajunge să te bucuri de un sistem cu adevărat puternic. mai optimizat, adaptat hardware-ului tău și aliniat cu nevoile tale reale decât cea oferită de nucleele generice ale majorității distribuțiilor.