Généralités système Linux

kernel - Compiler son kernel Linux

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Table des matières

Introduction
Prérequis
1. Matériel
2. Logiciel
Mise en oeuvre

linux_logomed

Introduction

Le noyau Linux (ou kernel en anglais) est un noyau de système d'exploitation de type UNIX. Le noyau Linux est un logiciel libre développé essentiellement en langage C par des milliers de bénévoles et salariés communiquant par Internet.

Le noyau est le cœur du système, c'est lui qui s'occupe de fournir aux logiciels une interface pour utiliser le matériel.

C'est lui qui amorce le système d'exploitation.

Il est possible d'avoir plusieurs noyaux et utiliser celui de votre choix. Il est recommandé d'avoir toujours un noyau fonctionnel sur sa machine.

Pourquoi compiler son noyau ? Les noyaux fournis par défaut dans votre distribution GNU/Linux sont des noyaux capables de tourner sur un maximum de machines et de matériels. Ils sont donc souvent plus lourds, mais la différence de rapidité est en général assez faible. En fait les vraies raisons de compiler son propre noyau sont les suivantes :

Comprendre comment fonctionne le noyau Linux.
Faire fonctionner un matériel ou une fonctionnalité qui n'est pas pris en charge par votre noyau actuel.
Vous voulez passer le temps.

Tout au long de la démarche, j'ai utilisé le noyau 3.14.33, le dernier LTS en date.

Adaptez avec la version téléchargée.

Prérequis

Pour compiler son noyau, il est nécessaire d'avoir quelques prérequis :

Matériel

Un bon processeur pour que la compilation soit rapide.

Prévoir 1Go de RAM au moins.

Avoir 10Go de place sur le disque dur (partition /usr/src)

Pour info avec un kernel sur serveur assez épuré :

- 1h avec un Intel(R) Pentium(R) D CPU 2.80GHz

- moins de 15mn avec Intel(R) Core(TM) i7-3610QM CPU @ 3.20GHz

Logiciel

Sur la distribution concernée, on a besoin de quelques logiciels :

wget : pour télécharger les sources du noyau (ou un navigateur Internet en graphique)
tar : pour extraire l'archive du noyau
xz : pour décompresser le noyau
ncurses : pour afficher le menu de configuration
make : pour lancer le processus de compilation
gcc (c++) : le compilateur C

Les paquets se nomment ainsi suivant les distributions:

Gentoo / Calculate Linux : net-misc/wget app-arch/tar app-arch/xz-utils sys-libs/ncurses sys-devel/make sys-devel/gcc
Mageia : wget tar xz ncurses-devel make gcc-c++

Mise en oeuvre

Dans un premier temps, il est nécessaire de se connecter en root.

Toutes les commandes doivent être lancées en root.

Récupération des ressources

Depuis le site officiel (base de cet article)

On se positionne dans le dossier /usr/src . C'est le dossier qui contient des fichiers de code source, selon la norme FHS (File Hierarchy Standard)

Code BASH :

cd /usr/src

On récupère ensuite le kernel depuis le site kernel.org (Je prends, en date de la rédaction de cet article le dernier noyau LTS : 3.14.33 )

kernel_org

Code BASH :

wget https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.14.33.tar.xz

On décompresse ensuite l'archive compressée :

Code BASH :

tar -xf linux-3.14.33.tar.xz

Et on se rend dans le dossier précédemment désarchivé

Code BASH :

cd linux-3.14.33

Depuis les sources de la distribution

Gentoo

Par défaut, le paquetage gentoo-source n'installe ni ne compile le kernel. Il s'agit donc des sources directement

Code BASH :

emerge -avq gentoo-sources

Se rendre ensuite dans le dossier des sources :

Code BASH :

cd /usr/src

Calculate Linux

Sous Calculate Linux, désactiver les 2 FLAG suivants :

-minimal pour demander à emerge de télécharger les sources complètes ;

-vmlinuz pour éviter la compilation automatique, en faveur de la prise en charge manuelle du noyau.

Puis réinstaller le kernel :

Code BASH :

echo "sys-kernel/calculate-sources -minimal -vmlinuz" >> /etc/portage/package.use/custom
emerge -avq calculate-sources

Se rendre ensuite dans le dossier des sources :

Code BASH :

cd /usr/src

Mageia

Chez Mageia, pour récupérer directement les sources, on peut utiliser le paquet kernel-source-$version ou kernel-source-latest pour la dernière version empaquetée chez Mageia

Code BASH :

urpmi kernel-source-latest

Se rendre ensuite dans le dossier des sources :

Code BASH :

cd /usr/src

Préparation à la compilation

On nettoie le dossier et on le prépare pour la compilation:

Code BASH :

make mrproper

On recupere la config en cours via :

Code BASH :

zcat /proc/config.gz > .config

Ensuite, vu que le kernel à compiler n'est sûrement pas dans la même version, il faut voir s'il y a eu des modifications dans la configuration :

Code BASH :

make oldconfig

Ce mode est interactif sur toutes les nouvelles options.

Si on souhaite configurer les nouvelles par défaut, utiliser :

Code BASH :

make silentoldconfig

Caché :

Code TEXT :

  HOSTCC  scripts/basic/fixdep
  HOSTCC  scripts/kconfig/conf.o
  SHIPPED scripts/kconfig/zconf.tab.c
  SHIPPED scripts/kconfig/zconf.lex.c
  SHIPPED scripts/kconfig/zconf.hash.c
  HOSTCC  scripts/kconfig/zconf.tab.o
  HOSTLD  scripts/kconfig/conf
scripts/kconfig/conf --oldconfig Kconfig
#
# using defaults found in /boot/config-3.14.27-calculate
#
#
# configuration written to .config
#

Il se peut que des questions soient posées. C'est dans le cas ou les options du kernel à installer sont nouvelles par rapport à celui en cours d'exécution. Laisser les choix par défaut. en validant simplement les questions.

La personnalisation

Pour régler les options dans le futur noyau, et affiner la configuration, on exécute la commande suivante :

Code BASH :

make menuconfig

On a ensuite une petite interface de type "ncurses" dans la console :

kernel_menuconfig

On navigue dans les menus avec les flèches haut et bas.

Les touches gauche et droite permettent de naviguer dans le menu en dessous et Entrée pour valider le choix.

Select permet de sélectionner le menu en surbrillance ou de changer une valeur (un texte)
Exit permet de revenir au menu précédent
Help permet d'avoir de l'aide sur le menu en cours
Save permet de sauvegarder les modifications dans le fichier .config
Load permet de restaurer une configuration

On personnalise les options, par exemple, dans "General Setup" puis "Local Version" on peut mettre un suffixe au à la version du noyau, de notre choix :

kernel_menuconfig_personnalisation

On peut appuyer sur "?" pour avoir de l'aide (English of course!) sur l'option en question :

kernel_menuconfig_help

Il n'existe pas que des menus et des options de type texte.

Par exemple, si on va dans les FileSystems, on voit plusieurs possibilités pour chaque option :

Code TEXT :

< >
< M >
[ * ]

< > : Driver non compilé
< M > : Driver dynamique appelé module. Un module est compilé mais n'est pas lié au noyau. Un module sera chargé au boot du PC par un service du noyau en fonction des matériels réellement présents dans le PC. On pourra aussi charger manuellement un module si l'on veut (commande insmod).
[ * ] : Le driver est compilé et lié de façon statique avec le noyau. On ne peut pas le retirer de la mémoire même si l'on ne s'en sert pas. On voit que si l'on incorpore tous les drivers dans le noyau, celui-ci devient énorme en taille et va contenir tout un tas de drivers inutiles car ne correspondant pas à un matériel présent dans le PC.

Par défaut, les options sont bien réglées.

On garde uniquement les * pour les éléments de base nécessaire au bon fonctionnement.

Le reste, en modules M.

Les modules ( < M > ) sont chargés à la demande. Si on met tout en drivers intégrés ( [ * ] ), on les charge au démarrage, le noyau est lourd et on ne peut pas les désactiver post-démarrage.

kernel_menuconfig_filesystems

Ensuite au sauvegarde la configuration en allant sur <Save>

kernel_menuconfig_save

La compilation

On lance ensuite la compilation :

Code BASH :

make

On peut lancer plus de processus make pour aller plus vite.

Si on a 8 coeurs sur le CPU :

Code BASH :

make -j 8

Attention, cette étape est très gourmande en CPU !!!!!

kernel_make8

Caché :

Code TEXT :

scripts/kconfig/conf --silentoldconfig Kconfig
  SYSHDR  arch/x86/syscalls/../include/generated/uapi/asm/unistd_32.h
  SYSHDR  arch/x86/syscalls/../include/generated/uapi/asm/unistd_64.h
  SYSHDR  arch/x86/syscalls/../include/generated/uapi/asm/unistd_x32.h
  SYSTBL  arch/x86/syscalls/../include/generated/asm/syscalls_32.h
  SYSHDR  arch/x86/syscalls/../include/generated/asm/unistd_64_x32.h
  SYSHDR  arch/x86/syscalls/../include/generated/asm/unistd_32_ia32.h
  SYSTBL  arch/x86/syscalls/../include/generated/asm/syscalls_64.h
  CHK     include/config/kernel.release
  WRAP    arch/x86/include/generated/asm/clkdev.h
  UPD     include/config/kernel.release
  CHK     include/generated/uapi/linux/version.h
  UPD     include/generated/uapi/linux/version.h
  CHK     include/generated/utsrelease.h
  UPD     include/generated/utsrelease.h
  HOSTCC  scripts/kallsyms
  HOSTCC  scripts/conmakehash
  HOSTCC  scripts/bin2c
  HOSTCC  scripts/sortextable
  CC      scripts/mod/empty.o
  HOSTCC  scripts/mod/mk_elfconfig
  CC      scripts/mod/devicetable-offsets.s
  GEN     scripts/mod/devicetable-offsets.h
[........]
  IHEX    firmware/ti_3410.fw
  IHEX    firmware/ti_5052.fw
  IHEX    firmware/mts_cdma.fw
  H16TOFW firmware/edgeport/boot.fw
  H16TOFW firmware/edgeport/down.fw
  H16TOFW firmware/edgeport/boot2.fw
  IHEX    firmware/mts_edge.fw
  IHEX    firmware/mts_gsm.fw
  H16TOFW firmware/edgeport/down2.fw
  IHEX2FW firmware/whiteheat_loader.fw
  IHEX2FW firmware/keyspan_pda/keyspan_pda.fw
  IHEX2FW firmware/keyspan_pda/xircom_pgs.fw
  IHEX    firmware/cpia2/stv0672_vp4.bin
  IHEX    firmware/edgeport/down3.bin
  IHEX2FW firmware/whiteheat.fw
 
real    13m58.388s
user    96m55.100s
sys     7m51.510s

L'installation

Une fois la compilation terminée, on installe les modules :

Code BASH :

make modules_install

Caché :

Code TEXT :

  INSTALL arch/x86/crypto/aes-x86_64.ko
  INSTALL arch/x86/crypto/aesni-intel.ko
  INSTALL arch/x86/crypto/camellia-aesni-avx-x86_64.ko
  INSTALL arch/x86/crypto/camellia-aesni-avx2.ko
  INSTALL arch/x86/crypto/camellia-x86_64.ko
  INSTALL arch/x86/crypto/crc32-pclmul.ko
  INSTALL arch/x86/crypto/crct10dif-pclmul.ko
[...]
  INSTALL /lib/firmware/edgeport/down3.bin
  INSTALL /lib/firmware/whiteheat_loader.fw
  INSTALL /lib/firmware/whiteheat.fw
  INSTALL /lib/firmware/keyspan_pda/keyspan_pda.fw
  INSTALL /lib/firmware/keyspan_pda/xircom_pgs.fw
  INSTALL /lib/firmware/cpia2/stv0672_vp4.bin
  DEPMOD  3.14.33

Ils s'installent dans /lib(64)/modules/3.14.33/kernel

Cet ensemble de sous-répertoires contient les drivers pour accéder aux différents matériels présents dans le PC.

On installe ensuite le noyau :

Code BASH :

make install

Caché :

Code :


sh /usr/src/linux-3.14.33/arch/x86/boot/install.sh 3.14.33 arch/x86/boot/bzImage \

        System.map "/boot"

On vérifie que les fichiers se sont bien installés :

Code BASH :

ls /boot/*3.14.33*
/boot/config-3.14.33-adrien  /boot/System.map-3.14.33-adrien  /boot/vmlinuz-3.14.33-adrien

Les fichiers :

vmlinuz-3.14.33-adrien : C'est le noyau Linux.
System.map-3.14.33-adrien : C'est la table des symboles du noyau. C'est un fichier ASCII qui donne la correspondance entre un symbole du noyau (étiquette, fonction, variable...) et son adresse en mémoire. Cela sert par exemple à débugger le noyau au niveau symbolique.
config-3.14.33-adrien : C'est le fichier de configuration de la compilation qui a servi à générer le noyau Linux.

Dans la plupart des cas, cette configuration fonctionne.

Néanmoins, il peut être utile de générer aussi un fichier initramfs.

Générer le initramfs

Le fichier à générer est initramfs-version.img.

C'est un fichier spécial qui contient un RAM Disk. C'est comme son nom l'indique un système de fichiers minimaliste chargé en RAM au démarrage du noyau qui contient les “drivers” nécessaires au boot du noyau. Ce RAM Disk est bien sûr détruit après boot complet du noyau.

Pour le générer on utilise la commande mkinitrd :

Code BASH :

mkinitrd /boot/initramfs-$version.img $version

Voici un exemple :

Code BASH :

mkinitrd /boot/initramfs-3.14.33-adrien.img 3.14.33-adrien

Modifier le fichier de GRUB

Il ne reste plus qu'à générer le fichier de GRUB2 pour lister dans le chargeur d'amorçage le nouveau kernel compilé :

(la localisation peut différer suivant les distributions)

Code BASH :

grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

Voici un exemple de sortie :

Code TEXT :

Création du fichier de configuration GRUB…
Arrière-plan trouvé : /boot/grub/grub-calculate.png
Image Linux trouvée : /boot/vmlinuz-3.14.33-adrien
Image mémoire initiale trouvée : /boot/initramfs-3.14.33-adrien.img
Image Linux trouvée : /boot/vmlinuz-3.14.27-calculate
Image mémoire initiale trouvée : /boot/initramfs-3.14.27-calculate.img
Image Linux trouvée : /boot/vmlinuz-3.14.27-SafeMode-calculate
Image mémoire initiale trouvée : /boot/initramfs-3.14.27-SafeMode-calculate.img
  No volume groups found
fait

Notre noyau est bien trouvé avec son initramfs.

Redémarrage et test

On redémarre et on teste notre nouveau noyau.

A la reconnexion on vérifie la version du kernel :

Code BASH :

uname -a

Dans mon exemple, tout est pris en compte

Code TEXT :

Linux tuto-kernel 3.14.33-adrien #2 SMP Fri Feb 20 18:30:58 CET 2015 x86_64 Intel(R) Core(TM) i7-3610QM CPU @ 2.30GHz GenuineIntel GNU/Linux