kernel - Compiler son kernel Linux

Table des matières

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
• dracut : le générateur d'image initramfs
  
  

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 sys-kernel/dracut
• 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)



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 )

On décompresse ensuite l'archive compressée :



Et on se rend dans le dossier précédemment désarchivé

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



Se rendre ensuite dans le dossier des sources :

Calculate Linux

Sous Calculate Linux, désactiver les 2 FLAG suivants :



Puis réinstaller le kernel :



Se rendre ensuite dans le dossier des sources :

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



Se rendre ensuite dans le dossier des sources :

Préparation à la compilation

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



On peut recupérer la config en cours via :



Si on ne le fait pas, ce sera une config par "défaut" et minimale qui sera appliquée.

La personnalisation

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



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

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 :

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

Si on cherche une option particulière, on peut afficher le formulaire de recherche via / (comme pour vi) et taper le terme souhaité. Les différents chemins pour accéder à l'option sont affichées :

METTRE UNE CAPTURE

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 :

• < > : 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.

Il est important de mettre de façon statique (*) les systèmes de fichiers (ext4, dev, ...), les pilotes du disque dur (SATA, RAID, ...) pour éviter de se retrouver avec un "kernel panic" au démarrage.

Code TEXT :

Device Drivers --->
  Generic Driver Options --->
    [*] Maintain a devtmpfs filesystem to mount at /dev

Code TEXT :

File systems --->
(Select one or more of the following options as needed by your system)
  <*> Second extended fs support
  <*> Ext3 journalling file system support
  <*> The Extended 4 (ext4) filesystem
  ...
  Pseudo Filesystems --->
    [*] /proc file system support
    [*] Virtual memory file system support (former shm fs)

On peut penser aussi aux processeurs multi-coeurs :

Code TEXT :

Processor type and features  --->
  [*] Symmetric multi-processing support
 

Et aux ports USB :

Code TEXT :

Device Drivers --->
  [*] HID Devices  --->
    <*>   USB Human Interface Device (full HID) support

Pour EFI, bien activer ceci le support des partitions GPT :

Code TEXT :

-*- Enable the block layer --->
    ...
    Partition Types --->
    [*] Advanced partition selection
      ...
      [*] EFI GUID Partition support

et le support EFI :

Code TEXT :

Processor type and features  --->
    [*] EFI runtime service support 
    [*]   EFI stub support
 
Firmware Drivers  --->
    <*> EFI Variable Support via sysfs

Pour une installation LVM, il est nécessaire d'activer :

Code TEXT :

Device Drivers  --->
   Multiple devices driver support (RAID and LVM)  --->
       <*> Device mapper support
           <*> Crypt target support
           <*> Snapshot target
           <*> Mirror target
           <*> Multipath target
               <*> I/O Path Selector based on the number of in-flight I/Os
               <*> I/O Path Selector based on the service time

Et bien sûr d'installer les paquets lvm2 + lancer les services lvm.



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.

Ensuite au sauvegarde la configuration en allant sur <Save>

La compilation

On lance ensuite la compilation :



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

Si on a 8 coeurs sur le CPU, utiliser l'option -j avec nb cœurs + 1 :

Code BASH :

make -j9

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

L'installation

Une fois la compilation terminée, on installe les modules :





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 :





On vérifie que les fichiers se sont bien installés :



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

La commande mkinitrd est contenue dans le paquet dracut pour la plupart des distributions !

Le fichier à générer est initramfs-version.img pour une autodétection par la commande grub-mkconfig.

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.

Avec la commande mkinitrd

Pour le générer on peut utilise la commande mkinitrd :



Exemple :

Avec la commande dracut

On peut utiliser la commande dracut qui permet d'être plus fexible :



Exemple



On peut ajouter plus facilement des modules complémentaires à la volée :



Exemple :

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)



Voici un exemple de sortie :



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 :



Dans mon exemple, tout est pris en compte

Problèmes connus

Aucun module ne se charge

Si aucun module ne veut se charger (par exemple, pour le pilote réseau, modprobe e1000e) et que le message d'erreur est FATAL not found, vérifier



Si XZ est actif, vérifier les USE de sys-apps/kmod. Si le USE lzma n'est pas actif, l'activer ou désactiver la compression des modules dans la configuration du kernel.