8.10. Å kompilere en kjerne

Kjernene som Debian leverer har med flest mulig funksjoner, samt et maksimalt antall drivere, for å dekke det bredeste spekteret av eksisterende maskinvareoppsett. Dette er grunnen til at noen brukere foretrekker å rekompilere kjernen for bare å ta med det de spesifikt trenger. Det er to grunner for dette valget. For det første kan det være å optimalisere minneforbruk, ettersom kjernekoden, selv om den aldri blir brukt, opptar minne uten nytteverdi (og aldri «går ned» til vekselminne, siden det er selve RAM den bruker), som kan redusere den totale systemytelsen. En lokalt utarbeidet kjerne kan også begrense risikoen for sikkerhetsproblemer siden bare en brøkdel av kjernekoden er kompilert og kjører.

Rekompilering av kjernen er også nødvendig hvis du ønsker å bruke bestemte funksjoner som bare er tilgjengelig som programfikser (og ikke er med i standardversjonen av kjernen).

8.10.1. Introduksjon og forutsetninger

Ikke overraskende håndterer Debian kjernen i form av en pakke, som ikke er hvordan kjerner tradisjonelt har blitt kompilert og installert. Siden kjernen forblir under kontroll av pakkesystemet, kan den således fjernes rent, eller utplasseres på flere maskiner. Videre, skriptene knyttet til disse pakkene automatiserer samspillet med oppstartslasteren og initrd-generatoren.

Oppstrøms Linux-kilder inneholder alt som trengs for å bygge en Debian-pakke fra kjernen, men du trenger fortsatt å installere build-essential for å sikre at du har de verktøyene som kreves for å bygge en Debian-pakke. Videre, oppsettssteget for kjernen krever pakken libncurses5-dev. Til slutt vil pakken fakeroot se til at Debian-pakken lages uten at administratorrettigheter benyttes.

8.10.2. Å skaffe kildekoden

Like anything that can be useful on a Debian system, the Linux kernel sources are available in a package. To retrieve them, just install the linux-source-version package. The apt search ^linux-source command lists the various kernel versions packaged by Debian. The latest version is available in the Unstable distribution: you can retrieve them without much risk (especially if your APT is configured according to the instructions of Seksjon 6.2.6, «Å arbeide med flere distribusjoner»). Note that the source code contained in these packages does not correspond precisely with that published by Linus Torvalds and the kernel developers; like all distributions, Debian applies a number of patches, which might (or might not) find their way into the upstream version of Linux. These modifications include backports of fixes/features/drivers from newer kernel versions, new features not yet (entirely) merged in the upstream Linux tree, and sometimes even Debian specific changes.

The remainder of this section focuses on the 4.9 version of the Linux kernel, but the examples can, of course, be adapted to the particular version of the kernel that you want.

We assume the linux-source-4.9 package has been installed. It contains /usr/src/linux-source-4.9.tar.xz, a compressed archive of the kernel sources. You must extract these files in a new directory (not directly under /usr/src/, since there is no need for special permissions to compile a Linux kernel): ~/kernel/ is appropriate.

$ mkdir ~/kernel; cd ~/kernel
$ tar -xaf /usr/src/linux-source-4.9.tar.xz

KULTUR Lokalisering av kjernens kilder

Tradisjonelt ville Linux-kjernens kilder bli plassert i /usr/src/linux/, og dermed krever rot tillatelser for kompilering. Men å jobbe med administratorrettigheter bør unngås, når du ikke trenger det. Det er en src-gruppe som tillater medlemmer å arbeide i denne katalogen, men å arbeide i /usr/src/ bør likevel unngås. Ved å holde kjernens kilder i en personlig mappe, får du sikkerhet på alle punkter: Ingen filer i /usr/ som er ukjent for pakkesystemet, og ingen risiko for villedende programmer som leser /usr/src/linux når du prøver å samle informasjon på den kjernen som brukes.

8.10.3. Å konfiguere kjernen

Det neste steget består i å sette opp kjernen etter dine behov. Den nøyaktige fremgangsmåten avhenger av målene.

Ved rekompilering til en nyere versjon av kjernen (muligens med en ytterligere programfiks), vil oppsettet mest sannsynlig bli holdt så nær som mulig opptil det som er foreslått av Debian. I dette tilfellet, og i stedet for å sette opp alt fra bunnen av, er det tilstrekkelig å kopiere /boot/config-version-filen (som er versjonen til den kjernen som brukes i dag, som kan finnes med uname -r-kommandoen) til en .config-fil i mappen som inneholder kjernekildekoden.

$ cp /boot/config-4.9.0-3-amd64 ~/kernel/linux-source-4.9/.config

Hvis du ikke trenger å endre oppsettet, kan du stoppe her og gå til Seksjon 8.10.4, «Kompilere og bygge pakken». Hvis du på den andre siden trenger å endre den, eller hvis du bestemmer deg for å endre oppsettet alt fra bunnen av, må du ta deg tid til å sette opp kjernen. Det finnes ulike egne grensesnitt i kjernens kildekatalog som kan brukes med make target-kommandoen, der mål er en av verdiene beskrevet nedenfor.

make menuconfig kompilerer og starter opp et tekst-grensesnitt (det er derfor libncurses5-dev-pakken er nødvendig) som gjør det mulig å navigere mellom de tilgjengelige alternativene i en hierarkisk struktur. Å trykke på Space-tasten endrer verdien for det valgte alternativet, og Enter validerer knappen som er valgt nederst på skjermen; Select returnerer til den valgte undermenyen; Exit lukker den aktuelle skjermen og flytter tilbake opp i hierarkiet; Help vil vise mer detaljert informasjon om rollen til det valgte alternativet. Piltastene lar deg flytte rundt i listen over alternativer og knapper. For å gå ut av oppsettsprogrammet velger du Exit fra hovedmenyen. Programmet tilbyr deg så å lagre endringene du har gjort; Godta hvis du er fornøyd med dine valg.

Andre grensesnitt har lignende funksjoner, men de arbeider innenfor mer moderne grafiske grensesnitt; slik som make xconfig som bruker et Qt grafisk brukergrensesnitt, og make gconfig som bruker GTK+. Det første krever libqt4-dev, mens det andre er avhengig av libglade2-dev, og libgtk2.0-dev.

Når du bruker et av disse oppsettsgrensesnittene, er det alltid en god idé å starte fra et fornuftig standardoppsett. Kjernen gir slike oppsett i arch/arch/configs/*_defconfig, og du kan sette inn dit valgte oppsett med en kommando som make x86_64_defconfig (for en 64-bit PC), eller make i386_defconfig (for en 32-bit PC).

8.10.4. Kompilere og bygge pakken

Når kjerneoppsettet er klart, vil en enkel make deb-pkg generere opptil 5 Debian-pakker: linux-image-versjon som inneholder kjernebildet med tilhørende moduler, linux-headers-versjon som inneholder headerfilene som er nødvendig for å bygge eksterne moduler, linux-firmware-image-versjon som inneholder fastvarefilene som trengs av noen drivere (kanskje mangler denne pakken når du bygger fra Debians kildekode), linux-image-versjon-dbg med feilsøkingssymboler for kjernebildet og dets moduler, og linux-libc-dev som inneholder headere som er aktuelle for noen brukerland-biblioteker slik som GNU glibc.

versjon er definert av sammenkjeding av oppstrøms versjonen (som definert av variablene VERSION, PATCHLEVEL, SUBLEVEL, og EXTRAVERSION i Makefile), fra LOCALVERSION- konfiguasjonsparameteret, og fra LOCALVERSION-miljøvariabel. Pakkeversjonen gjenbruker samme versjonsstreng med en tilføyd revisjon som regelmessig økes (og lagres i .version), bortsett fra hvis du overstyrer den med KDEB_PKGVERSION-miljøvariablen.

$ make deb-pkg LOCALVERSION=-falcot KDEB_PKGVERSION=$(make kernelversion)-1
[...]
$ ls ../*.deb
../linux-headers-4.9.30-ckt4-falcot_4.9.30-1_amd64.deb
../linux-image-4.9.30-ckt4-falcot_4.9.30-1_amd64.deb
../linux-image-4.9.30-ckt4-falcot-dbg_4.9.30-1_amd64.deb
../linux-libc-dev_4.9.30-1_amd64.deb

8.10.5. Å kompilere eksterne moduler

Noen moduler er holdt utenfor den offisielle Linux-kjernen. Hvis du vil bruke dem, må de kompileres sammen med den tilhørende kjernen. En rekke vanlige tredjepartsmoduler leveres av Debian i egne pakker, for eksempel xtables-addons-source (ekstra moduler for iptables), eller oss4-source (Open Sound System, noen alternative lyd-drivere).

Disse eksterne pakkene er mange og varierte, og vi vil ikke liste dem alle her. Med apt-cache search source$-kommandoen kan innskrenke søkeområdet. Imidlertid er en komplett liste ikke spesielt nyttig siden det ikke er noen spesiell grunn for å kompilere eksterne moduler, unntatt når du vet at du trenger det. I slike tilfeller vil enhetens dokumentasjon vanligvis gi detaljene for de spesifikke modulen(e) det er behov for, for å virke under Linux.

La oss for eksempel se på xtables-addons-source-pakken: Etter installasjonen, blir en .tar.bz2 fra modulens kildekode lagret i /usr/src/. Mens vi manuelt kan trekke ut tar-pakken (tarball) og bygge modulen, foretrekker vi i praksis å automatisere alt dette ved hjelp av DKMS. De fleste moduler gir den nødvendige DKMS-integrering i en pakke som slutter med en -dkms-endelse. I vårt tilfelle er å installere xtables-addons-dkms alt som trengs for å kompilere kjernemodulen til den nåværende kjernen, forutsatt at vi har linux-headers-*-pakken som samsvarer med den installerte kjernen. For eksempel, hvis du bruker linux-image-amd64, ville du også installere linux-headers-amd64.

$ sudo apt install xtables-addons-dkms

[...]
Setting up xtables-addons-dkms (2.12-0.1) ...
Loading new xtables-addons-2.12 DKMS files...
Building for 4.9.0-3-amd64
Building initial module for 4.9.0-3-amd64
Done.

xt_ACCOUNT:
Running module version sanity check.
 - Original module
   - No original module exists within this kernel
 - Installation
   - Installing to /lib/modules/4.9.0-3-amd64/updates/dkms/
[...]
DKMS: install completed.
$ sudo dkms status
xtables-addons, 2.12, 4.9.0-3-amd64, x86_64: installed
$ sudo modinfo xt_ACCOUNT
filename:       /lib/modules/4.9.0-3-amd64/updates/dkms/xt_ACCOUNT.ko
license:        GPL
alias:          ipt_ACCOUNT
author:         Intra2net AG <opensource@intra2net.com>
description:    Xtables: per-IP accounting for large prefixes
[...]

8.10.6. Å bruke en kjernefiks

Enkelte funksjoner er ikke inkludert i standard-kjernen på grunn av mangel på modenhet, eller noe uenighet mellom vedlikeholdere av kjernen. Slike funksjoner kan deles ut som programfikser som man så fritt kan anvende i kildekoden.

Debian sometimes provides some of these patches in linux-patch-* packages but they often don't make it into stable releases (sometimes for the very same reasons that they are not merged into the official upstream kernel). These packages install files in the /usr/src/kernel-patches/ directory.

Hvis du vil bruke en eller flere av disse installerte programfikser, bruker du patch-kommandoen i kildekatalogen, og starter deretter kompilering av kjernen som beskrevet ovenfor.

$ cd ~/kernel/linux-source-4.9
$ make clean
$ zcat /usr/src/kernel-patches/diffs/grsecurity2/grsecurity-3.1-4.9.11-201702181444.patch.gz | patch -p1

Merk at en gitt programfiks kanskje ikke nødvendigvis fungerer med alle versjoner av kjernen; Det er mulig for patch å mislykkes når du bruker dem til kildekode. En feilmelding vises, og gir noen detaljer om feilen. I dette tilfellet kan du se om dokumentasjonen om denne oppdateringen er tilgjengelig i Debian-pakken (i /usr/share/doc/linux-patch-*/ directory). I de fleste tilfeller indikerer vedlikeholderen hvilke kjerneversjoner som programfiksen er tiltenkt.