2019 May 29

CentOS 7 上编译安装Linux内核

前段时间碰到一些内核bug，需要回合到目前版本，因此稍微研究下内核编译，都是些基本的操作，供后续自己参考。编译分为两种方式，一种是官网src.rpm编译，另外一种用源代码编译。

centos版本：CentOS Linux release 7.4.1708 (Core)

当前系统内核版本：3.10.0-693.5.2.el7.x86_64

待编译的内核版本：3.10.0-693.21.1.el7.x86_64

编译内核需要配置config文件，最好取相同版本的.config文件做修改（/boot/config-*），以匹配当前的内核编译，避免不必要的错误，例如多余的参数或者少参数。

1.官网src.rpm编译

rpm包的编译和其他的rpm编译类似，基本没有区别。

  1. rpm包编译

    下载：
wget http://vault.centos.org/7.4.1708/updates/Source/SPackages/kernel-3.10.0-693.21.1.el7.src.rpm
安装源码包：
rpm -ivh kernel-3.10.0-693.21.1.el7.src.rpm
编译准备：
rpmbuild -bp /root/rpmbuild/SPECS/kernel.spec
编译内核（时间比较长，生产与内核相关的rpm包，如果生成src包，则执行-ba）：
rpmbuild -bb /root/rpmbuild/SPECS/kernel.spec

  2. 注意点

    1. 编译准备时，需要相应的软件包，例如：

      rpmbuild -bp /root/rpmbuild/SPECS/kernel.spec
error: Failed build dependencies:
	bc is needed by kernel-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64
	xmlto is needed by kernel-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64
	asciidoc is needed by kernel-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64
	hmaccalc is needed by kernel-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64
	newt-devel is needed by kernel-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64
	perl(ExtUtils::Embed) is needed by kernel-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64
	pesign >= 0.109-4 is needed by kernel-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64
	elfutils-devel is needed by kernel-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64
	binutils-devel is needed by kernel-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64
	bison is needed by kernel-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64
	java-devel is needed by kernel-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64

      安装相应的包即可，其中perl(ExtUtils::Embed)此依赖安装perl-ExtUtils-Embed即可。

      yum install perl-ExtUtils-Embed

    2. 执行bp后，在~/rpmbuild/SOURCES中可以看到相关的默认配置文件

      -rw-rw-r--. 1 root root   123782 Mar  6  2018 kernel-3.10.0-ppc64.config
-rw-rw-r--. 1 root root   124062 Mar  6  2018 kernel-3.10.0-ppc64-debug.config
-rw-rw-r--. 1 root root   123388 Mar  6  2018 kernel-3.10.0-ppc64le.config
-rw-rw-r--. 1 root root   123679 Mar  6  2018 kernel-3.10.0-ppc64le-debug.config
-rw-rw-r--. 1 root root    59564 Mar  6  2018 kernel-3.10.0-s390x.config
-rw-rw-r--. 1 root root    59170 Mar  6  2018 kernel-3.10.0-s390x-debug.config
-rw-rw-r--. 1 root root    31654 Mar  6  2018 kernel-3.10.0-s390x-kdump.config
-rw-rw-r--. 1 root root   140960 Mar  6  2018 kernel-3.10.0-x86_64.config
-rw-rw-r--. 1 root root   141164 Mar  6  2018 kernel-3.10.0-x86_64-debug.config

      内核编译所需.config文件的修改不需要通过生成patch来进行修改，上述配置文件用于生成编译内核所需要的配置文件即：

      ~/rpmbuild/BUILD/kernel-3.10.0-693.21.1.el7/linux-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64/.config

      编译时根据不同的平台会选择相应的配置。本文属于x86_64，因此在执行bp或者bb后会根据以下两种文件生成配置，修改内核参数修改以下两个文件即可。

      -rw-rw-r--. 1 root root   140960 Mar  6  2018 kernel-3.10.0-x86_64.config
-rw-rw-r--. 1 root root   141164 Mar  6  2018 kernel-3.10.0-x86_64-debug.config

    3. config文件的配置项是有依赖关系的，在执行build生成config时会做检测。

      例如：CONFIG_STRICT_DEVMEM参数是控制使用mmap映射/dev/mem文件功能的选项，依赖于CONFIG_X86_PAT，如果不取消CONFIG_X86_PAT，调用mmap()的时候会出现Invalid Parameter错误。但是CONFIG_X86_PAT又依赖于CONFIG_EXPERT，开启CONFIG_EXPERT需要更改一系列的参数，因此

      在修改config文件时需要注意下依赖关系，这也是推荐使用make menuconfig图形化修改参数的原因，图形化页面会处理依赖。

    4. patch制作后，修改spec文件：

      # empty final patch to facilitate testing of kernel patches
Patch999999: linux-kernel-test.patch
Patch1000: debrand-single-cpu.patch
Patch1001: debrand-rh_taint.patch
Patch1002: debrand-rh-i686-cpu.patch
Patch1003: xxx.patch
...
ApplyOptionalPatch linux-kernel-test.patch
ApplyOptionalPatch debrand-single-cpu.patch
ApplyOptionalPatch debrand-rh_taint.patch
ApplyOptionalPatch debrand-rh-i686-cpu.patch
ApplyOptionalPatch xxx.patch

    5. 编译报错compile不支持

      make -s ARCH=x86_64 V=1 -j4 KCFLAGS= 'WITH_GCOV=  0' bzImage
arch/x86/Makefile:166: *** CONFIG_RETPOLINE=y, but not supported by the compiler. Toolchain update recommended..  Stop.
error: Bad exit status from /var/tmp/rpm-tmp.vbZbJO (%build)

      错误是因为gcc的版本太低，不支持CONFIG_RETPOLINE=y选项，升级gcc即可。

    6. CONFIG_STRICT_DEVMEM的解决方式

      由于配置项的依赖关系，暂时不做修改CONFIG_EXPERT以及CONFIG_X86_PAT，仅仅修改

      # CONFIG_STRICT_DEVMEM is not set

      在编译完内核后，在新内核的启动项中关闭CONFIG_X86_PAT，即在/boot/grub2/grub.cfg中内核启动选项中添加 nopat选项即可。

              linux16 /vmlinuz-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64 root=/dev/mapper/centos-root ro crashkernel=auto rd.lvm.lv=centos/root rd.lvm.lv=centos/swap rhgb nopat quiet LANG=en_US.UTF-8
        initrd16 /initramfs-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64.img

    7. 编译后的内核支持启动参数的方式更改默认行为，与编译时更改配置效果一致，支持的功能参数可以参见参考文档，内核启动参数修改后，重启生效。

2.源代码编译

从内核官网下载内核的源代码，切换到相应的分支或者tag：

git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git

或者从src.rpm安装包，执行

rpmbuild -bp /root/rpmbuild/SPECS/kernel.spec

进入目录

~/rpmbuild/BUILD/kernel-3.10.0-693.21.1.el7/linux-3.10.0-693.21.1.el7.x86_64

  1. 准备.config文件

    编译内核需要配置config文件，最好取相同版本的.config文件做修改（/boot/config-*），以匹配当前的内核编译，避免不必要的错误，例如多余的参数或者少参数。.config中的参数含义：

    =y：打到核心里，以后放在vmlinux中
=m：模块方式，以后就表现为 ko文件
not set：该功能不启用

  2. 配置内核选项，执行

     make menuconfig

    如果缺少包，安装即可。图形化的config配置并不是显示config中的配置项，而是以更有好的文字说明配置功能，可以按”/”快捷键来搜索config中的配置项，然后输入搜索到的配置项前面的数字即可。例如搜索配置项CONFIG_ASYNC_RAID6_TEST，显示

    Symbol: BUILD_DOCSRC [=y]  
    x Type  : boolean  
    x Prompt: Build targets in Documentation/ tree  
    x   Location:  
    x (1) -> Kernel hacking  
    x   Defined at lib/Kconfig.debug:1438  
    x   Depends on: HEADERS_CHECK [=y]

    输入1即可调转到相应的配置。

    General setup —>的子菜单    Local version - append to kernel release 进入这一项可以写自己编译安装后的内核版本名，为了后面编译出来的包不与当前内核包冲突。

  3. 编译

    make -j 16

    j参数后面跟的是cpu核数，用几个cpu来编译，编译时间稍微长些，初次编译缺少包，安装即可。

  4. 安装module

    make modules_install

    默认会安装到/usr/lib/modules目录，当然也可以指定相应的安装目录

    make modules_install INSTALL_MOD_PATH=/home/test/build/

  5. 安装内核

    make install

    安装后到/boot目录下查看相应的内核文件

  6. 验证新内核

    重启主机在菜单页面选择新安装的内核进入即可。

  7. 生成rpm安装包

    在源代码包中直接执行下面命令也可以生成相应的rpm包，用于安装到其他主机。这个时间比较长，因为会成成与内核相关的所有包。

    make rpm

    但是从centos下载的3.10.0-693.21.1.el7.x86_64源代码 中执行报错，估计是版本的缺陷。

参考文档：

CentOS 6/7 上编译安装Linux内核

Linux 内核引导选项简介

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