Включаемые в дистибутивы Debian ядра содержат в себе максимально количество функциональных возможностей, а также максимум драйверов. В результате этого становится возможным с помощью ядра настроить как можно больше аппаратных устройств уже на стадии установки, загрузки и дальнейшей эксплуатации системы (которые могут быть установлены на компьютерах пользователей. Большинство их такая ситуация устраивает - максимально опознаются аппаратные средства, а расточительное использование ресурсов компьютера для них не критично). Но некоторые предпочитают перекомпилировать (пересобрать) ядро, включив в них только то, что им действительно нужно. Для такого подхода имеются две причины. Первая - возможность оптимизации использования физической памяти (RAM) поскольку код ядра постоянно находится в ней (и никогда не “выгружается”, даже часть его, на файл подкачки). Избыточное использование ядром физической памяти (а она недёшева, и её часто не хватает на компьютерах пользователей) может уменьшить общую производительность системы. Вторая причина - локально скомпилированные ядра помогут снизить риск проблем безопасности. За счёт исключения ненужного (только незначительное количество кода ядра будет включено в состав ядра, скомпилировано и в дальнейшем выполняться) в конечном итоге повысится защищённость и производительность системы.
Перекомпиляция ядра необходима также, если вы хотите использовать некоторые особенности, которые доступны только как заплатки (и не включены в стандартную версию ядра).
8.10.1. Введение и предпосылки
Неудивительно, что в Debian управление ядром организовано в виде готового пакета, а не как ранее - традиционная компиляция и устанавка вручную. Поскольку ядро (в составе пакета) всегда остается под контролем системы управления пакетами, то удаление или установка ядра на одной, или на нескольких машинах сразу, выполняется чисто. Кроме того, в пакетах кроме ядра имеются ещё и сценарии, автоматизирующие процесс подключения устанавливаемого ядра в загрузчик и создающие образ initrd для загрузки.
Скачиваемый из хранилища Debian пакет с исходным кодом ядра Linux содержит в себе всё необходимое для построения Debian пакета, включающего в себя скомпилированное вами ядро. Но кроме этого, рекомендуется проверить установлены ли у вас пакеты вспомогательного назначения (которые необходимо доустановить, если они отсутствуют в вашей системе). К ним относятся: 1) пакет build-essential. 2) Для этапа конфигурирования ядра нужен пакет libncurses5-dev. 3) С помощью пакета fakeroot создаются условия сборки Debian пакета не прибегая к правам администратора.
8.10.2. Получение исходного кода
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
Раздел 6.2.6, «Работа с отдельными дистрибутивами»). 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
Следующий шаг содержит настройку ядра в соответствии с вашими потребностями. Более точный алгоритм работы зависит от ваших целей.
При перекомпиляции более современной версии ядра (возможно с дополнительными заплатками), конфигурация ядра должна быть как можно ближе к тому, что предлагает Debian. В этом случае достаточно просто скопировать файл /boot/config-version (узнать версию ядра, работающего сейчас на вашем компьютере, можно командой uname -r command) в новый файл с именем .config, разместив его в каталог, содержащий исходные коды ядра. Это будет намного быстрее чем пересобрать ядро с нуля.
$ cp /boot/config-4.9.0-3-amd64 ~/kernel/linux-source-4.9/.config
Если вам не нужно изменять конфигурацию ядра, вы можете остановиться здесь и пропустить раздел
Раздел 8.10.4, «Компиляция и Сборка Пакета». В противном случае, если необходимо внести изменения в конфигурацию ядра или вы решили сами всё настроить с нуля, то необходимо выделить достаточно время на эту работу. В каталоге с исходными кодами ядра присутствуют и различные специальные интерфейсы, которые могут быть использованы посредством вызова команды
make target, где в качестве
target выступает одно из значений, описанных ниже.
make menuconfig компилирует и выполняет в псевдографическом интерфейсе (для этого необходимо установить пакет libncurses5-dev). В программе можно передвигаться и выбирать опции в иерархической структуре. Нажатием клавиши Space изменяется значение выбираемой опции, а нажатием Enter войти внутрь того названия, на котором расположен в тот момент указатель; кнопка интерфейса Select возвращает на выбранное подменю; Exit закрывает настоящий экран и сдвигает позицию курсора назад по иерархии; Help отобразит более детальную информацию о роли выбранной опции. Клавиши навигации позволяют передвигаться в списке опций и кнопок. Для выхода из программы выберете Exit из главного меню. В этот момент программа предложит сохранить сделанные изменения - если вы удовлетворены сделанными изменениями, то сохраните.
Другие интерфейсы имеют похожие функциональные возможности, но они работают в более современных графических оболочках; такие как make xconfig, которая использует графический интерфейс Qt, и make gconfig, использующий GTK+. Первый нуждается в пакете libqt4-dev, в то время как второй зависит от наличия пакетов libglade2-dev и libgtk2.0-dev.
Хорошей идеей было бы использовать совместно с теми интерфейсами одну из конфигураций по умолчанию, имеющиеся в комплекте с исходным кодом ядра. Они спроектированы оптимальным образом и расположены в arch/arch/configs/*_defconfig. Вы можете взять выбранную вами оттуда конфигурацию поместив её в новое место командой похожей на make x86_64_defconfig (в случае 64-битного ПК) или make i386_defconfig (в случае 32-разрядный ПК). Программа возьмёт .config из заготовленных разработчиками оптимальных конфигураций и сохраняет его в каталог, где будет компилироваться ядро, то есть по сути копирует этот файл.
8.10.4. Компиляция и Сборка Пакета
Как только вы определились с конфигурацией вашего будущего ядра, выполнение команды make deb-pkg сгенерирует до 5 пакетов Debian: 1) linux-image-version, который содержит образ ядра и связанные с ними модули, 2) linux-headers-version, который содержит заголовочные файлы, необходимые для сборки внешних модулей, 3) linux-firmware-image-version, который содержит файлы прошивки аппаратной части, нужные некоторым драйверам (эти пакеты могут отсутствовать, если вы строите из исходных кодов ядра, поддерживаемого Debian), 4) linux-image-version-dbg, который содержит символы отладки для образа ядра и его модулей, и 5) linux-libc-dev, который содержит заголовки, актуальные для некоторых библиотек, поддерживающих пространство пользователя подобно GNU glibc.
Слово-приставка, добавляемая в конце к названию ядра, version образуется путём слияния нескольких значений, характеризующих место данной версии в цепочке нумерации ядра (следующие переменные VERSION, PATCHLEVEL, SUBLEVEL и EXTRAVERSION определены в файле Makefile), параметра настройки LOCALVERSION, и переменной окружения LOCALVERSION. Вновь создаваемые пакеты с ядром для своего наименования заимствуют часть строки от названия версии ядра с добавлением номера ревизии, который регулярно увеличивается (и сохраняется в файле .version). Из этого правила есть исключение: если вы сами определите имя новой версии ядра с помощью переменной окружения KDEB_PKGVERSION.
$ 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. Компиляция Внешних Модулей (динамически загружаемые модули ядра)
Некоторые модули, не включённые в официальный проект ядра Linux, поддерживаются за его пределами. Чтобы была возможность их использовать, они должны быть скомпилированы рядом с соответствующим ядром. Определённое количество таких модулей поддерживается Debian путём включения их в специальные пакеты, такие как xtables-addons-source (дополнительные модули для iptables) или oss4-source (некоторые альтернативные звуковые драйверы).
Так как этих внешних модулей (и пакетов с ними) имеется великое множество и все они разные, то мы не будем перечислять их здесь все. Помощь вам может сослужить команда apt-cache search source$, которая проведёт поиск только по заголовкам пакетов (установленных и неустановленных в системе). Однако, знание полного перечня врешних модулей не принесёт вам большой пользы, поскольку в большинстве случаев компиляция внешних модулей не нужна, за редким исключением, когда вы сами знаете, что вам надо. В таких случаях, документация на аппаратное устройство, как правило, детально описывает, каким образом данный конкретный модуль функционирует под операционной системой Linux.
Для примера, давайте рассмотрим пакет xtables-addons-source: после его установки появится архив исходного кода модуля .tar.bz2, располагающийся в каталоге /usr/src/. Далее можно было бы вручную извлечь данные из архива и построить модуль, но на практике предпочтительным способом является использование DKMS (инфраструктура для поддержки динамически загружаемых модулей ядра). Пакеты, название которых оканчивается на суффикс -dkms, предлагаются для большинства модулей, которым необходима интеграция с ядром через DKMS. В приведённом примере, установка пакета xtables-addons-dkms добавит всё необходимое, что нужно для компиляции внешнего модуля для настоящего ядра. Обратите только внимание, чтобы был установлен и пакет linux-headers-*, соответствующий версии ядра. Например, если вы используете linux-image-amd64, то вам необходимо доустановить и пакет 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. Установка Заплатки на Ядро
Некоторые особенности не включены в стандартное ядро из-за недостатка завершённости кода или некоторых разногласий с сопровождающими ядро. Они могут быть включены в отдельные заплатки и распространяться в таком виде (разработчиками заплатки). В дальнейшем кто угодно может установить такую заплатку на исходные коды ядра.
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.
После установки в систему пакета с заплаткой, наложить её на исходные коды ядра можно следующей командой patch. В этот момент необходимо находиться курсором в каталоге с исходными кодами ядра (а сама заплатка должна находиться на один уровень выше). Пример: "xz -cd ../linux-patch-3.16-rt.patch.xz | patch -p1". Далее, перейдите к этапу конфигурирования нового ядра и его компилиляции, как было описано выше.
$ 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
Обратите внимание, что устанавливаемая заплатка не обязательно будет совместима с каждой версией ядра. Может случиться, что команда patch, при попытке наложить заплатку на исходные коды ядра, потерпит неудачу. Возникшие ошибки будут показаны и даны некоторые подробности, касательно возникшего сбоя. В этом случае, руководствуйтесь документацией, доступной в Debian пакете данной заплатки (в каталоге /usr/share/doc/linux-patch-*/). В большинстве случаев, сопровождающие заплаток указывают, для каких версий ядра они предназначены.
