Debian Kernel Howto

Introduzione

In Debian, il kernel Linux può essere ricompilato con il metodo standard (valido con tutte le distribuzioni, e quindi anche con Debian) oppure nel cosiddetto Debian-way (traduzione: metodo Debian o alla Debian).

Questa guida illustrerà il metodo Debian di compilare il kernel Linux. Questo metodo consiste nel creare un pacchetto Debian del kernel compilato per una sua facile installazione/disinstallazione.

Installazione Pacchetti

Avremo innanzi tutto bisogno di alcuni pacchetti di base per compilare e pacchettizzare un kernel:

# apt-get install modutils kernel-package libncurses5-dev fakeroot

A questo punto è necessario installare il pacchetto Debian contenente i sorgenti del kernel. Per prima cosa, cerchiamo questo pacchetto:

$ apt-cache search linux-source | grep ^linux-source
linux-source-2.6.8 - Linux kernel source for version 2.6.8 with Debian patches

Nota
Ogni versione di Debian (unstable, testing, stable) utilizza in genere una certa versione del kernel e specifiche versioni di altri pacchetti ad esso correlati in modo tale che l'insieme sia il più possibile stabile. E' quindi altamente consigliato usare la versione dei sorgenti del kernel che troveremo nei repository della nostra versione di Debian, a meno che non si sappia esattamente quello che si sta facendo.

Adesso installiamo il pacchetto dei sorgenti del kernel che intendiamo installare. Notare che i sorgenti del kernel forniti con Debian sono leggermente differenti da quelli del kernel vanilla rilasciato dal team di Linus Torvalds (maggiori informazioni qui). Nel seguito prenderemo come esempio la versione 2.6.8 del kernel, sostituitela con qualsiasi altra versione vogliate usare.

# apt-get install linux-source-2.6.8

Nota
Prima della versione 2.6.12 del kernel Linux, i pacchetti sorgenti e binari Debian si chiamavano rispettivamente kernel-source-x.x.x e kernel-image-x.x.x (invece dell'attuale denominazione linux-source-x.x.x e

linux-image.x.x.x). Questo perché è previsto l'inserimento di nuovi kernel (come GNU HURD e FreeBSD) all'interno di Debian.

E' sconsigliato ricompilare il kernel come utente root, perché questo può creare diversi tipi di problemi. In Debian, per policy, tutti i sorgenti sono contenuti in /usr/src (almeno quelli installati dai pacchetti Debian) e hanno come proprietario root e come gruppo proprietario src. Gli utenti del gruppo src hanno inoltre diritto di scrittura in /usr/src/*. Basterà dunque aggiungere al gruppo src l'utente che si vuole usare per la compilazione, con i seguenti comandi:

# adduser nome_vostro_utente src

dopodiché ricordate di effettuare un nuovo login, perché fino ad allora non sarete effettivamente membri del gruppo src; in qualsiasi momento controllate la lista dei gruppi cui appartenete con il comando groups

Nota
Ricordate di non usare l'utente root per ricompilare il kernel (e neanche per scompattarlo) altrimenti tutti i file che verranno creati apparterranno a root:root. Se a questo punto si cercherà di compilare dall'utente normale si avranno problemi di permessi e per risolverli dovrete dare un:

# chown -R root:src /usr/src/

Se, inoltre, il gruppo src non ha più i diritti di scrittura dovranno anch'essi essere ripristinati con:

# chmod -R g+w /usr/src/*

Configurazione del kernel

Passi preliminari

Entriamo ora nella directory dei sorgenti del kernel:

$ cd /usr/src

Troveremo in questa directory (avendoli installati precedentemente) i sorgenti del kernel in un archivio tar.bz2:

$ ls
...
linux-source-2.6.8.tar.bz2
...

Decomprimiamo il kernel:

$ tar xvjf linux-source-2.6.8.tar.bz2

A fine decompressione avremo una directory linux-source-2.6.8, creiamo un link simbolico linux che punta ai sorgenti del kernel:

$ ln -s /usr/src/linux-source-2.6.8 linux

Non è necessario creare questo link, ma è una usuale convenzione farlo anche perché risulta comodo per entrare nella directory dei sorgenti del kernel.

Ora spostiamoci nella directory e puliamo i sorgenti del kernel:

$ cd linux
$ make-kpkg clean

Questo passaggio è inutile se è la prima volta che compilate il kernel, ma dalla seconda volta in poi diviene necessario per eliminare i file generati dalle precedenti compilazioni che potrebbero creare conflitti.

Ora, se avete installato un kernel precompilato che abbia la stessa versione del kernel che volete ricompilare potreste usare il suo file di configurazione come base di partenza per configurare il vostro kernel. A tal scopo basta copiare il file di configurazione che stà in /boot (i file di configurazione dei kernel installati hanno come nome config seguito dalla versione del kernel) nella directory dei sorgenti:

$ cp /boot/config-2.6.8 .config

C'è chi arriva anche a installare un kernel precompilato per usare semplicemente il suo file di configurazione. Se avete banda da sprecare è possibile farlo. Tuttavia si può benissimo partire da zero senza copiare nessun file di configurazione.

Configurazione: `make menuconfig`

A questo punto, per configurare il nostro kernel, non ci resta che lanciare il comando:

$ make menuconfig

Vi apparirà un'interfaccia testuale dalla quale sarà possibile configurare le opzioni del kernel. Questo è il passaggio più delicato, nonché il più lungo e difficile.

Se dovete configurare un kernel per la prima volta prendetevi almeno un'ora di tempo ed iniziate con calma, leggendo tutte le pagine dell'help in linea. Uno dei vantaggi di un kernel ricompilato è la possibilità di ottenere un kernel estremamente piccolo e leggero proprio perché viene compilato il supporto per le sole periferiche e i soli filesystem effettivamente usati. In questo modo si ha un kernel piccolo e pochi moduli. Un kernel di questo tipo impiega anche molto meno tempo ad essere compilato. Per fare un esempio potrebbe impiegare sui 10 min. su in athlon 1000, quando un kernel debian ufficiale impiegherebbe sicuramente più di un'ora sulla stessa macchina. In definitiva, compilando un kernel snello, sarà possibile anche fare più prove ed ottimizzarlo quindi al meglio.

Per trovare quali moduli sono richiesti dal vostro hardware potete usare il comando lspci o meglio lspci -v. Inoltre risulta utilissimo consultare il database dei driver di Linux a questo indirizzo: inserendo semplicemente l'output di lspci -n, otterrete l'elenco dei moduli da compilare

Per approfondire la configurazione del kernel:

Esempio configurazione kernel nel nostro wiki, per un semplice esempio.
Elementi della configurazione per una descrizione più dettagliata delle varie voci. Questo è un capitolo della monumentale opera Appunti di Informatica Libera, per la quale tutti noi siamo grati all'autore Daniele Giacomini.
Linux Kernel Configuration Archive: potrete cercare le varie opzioni di configurazione di ogni versione del kernel.

In bocca al lupo con la configurazione ;-).

Una volta finita la configurazione, uscite e salvate i cambiamenti. A questo punto il file /usr/src/linux/.config conterrà la nostra configurazione del kernel.

Nota
Se avete già ricompilato il vostro kernel e volete passare ad una versione più aggiornata, ma non troppo diversa (ad esempio: 2.6.8 --> 2.6.10), non conviene rifare tutta la configurazione da capo. D'altro canto non è neanche possibile usare il vecchio file di configurazione dato che nel nuovo kernel ci saranno voci in più e o in meno e sarebbe improponibile cercarle ad una ad una.

Basta allora copiare il vecchio file di configurazione nella directory dei sorgenti del nuovo kernel e lanciare il comando:

$ make oldconfig

in questo modo verranno fatte delle domande su come configurare le sole nuove voci presenti nel kernel. Se i due kernel sono troppo diversi questo metodo non conviene più dato che bisogna rispondere ad uno ad uno a tutte le domande sulle voci diverse. Sicuramente non conviene usarlo per il passaggio 2.4 --> 2.6.
Un file config del vostro attuale kernel può essere trovato in /boot sotto il nome di config-2.x.x.

Alternative a `make menuconfig`

Per completezza segnalo le altre interfacce grafiche che è possibile usare per configurare il kernel al posto di make menuconfig.

make xconfig: per usare una interfaccia grafica qt per la configurazione.
make gconfig: per usare una interfaccia grafica gtk per la configurazione.

Questi frontend non aggiungono niente di nuovo e sono pertanto funzionalmente equivalenti tra di loro. Per usarli sono però necessarie le librerie di sviluppo, rispettivamente, di qt e gtk.

Compilazione del kernel

Ora è venuto il momento di cominciare la compilazione, a tal scopo useremo make-kpkg. Vediamo come utilizzare velocemente questo tool per compilare il nostro kernel personalizzato:

$ fakeroot make-kpkg --append-to-version -nomepersonalizzato --revision=1 kernel_image

Questo comando compilerà il nostro kernel e lo inserirà in un pacchetto debian in /usr/src. Il comando fakeroot viene usato semplicemente per simulare un ambiente di root per l'utente normale.

Diamo uno sguardo alle opzioni usate:

--append-to-version: serve ad aggiungere un nome personalizzato al pacchetto che verrà aggiunto dopo il numero di versione, che in questo caso diventerà 2.6.8-nomepersonalizzato.

--revision: permette di impostare il numero di revisione del pacchetto, normalmente viene indicato con un numero intero.

kernel_image: dice a make-kpkg di compilare l'immagine del kernel creare il pacchetto debian.

Se ad esempio compileremo per la seconda volta lo stesso kernel, per fare solo delle modifiche minori, può essere utile usare lo stesso nome per --append-to-version ed usare un numero di revisione maggiore. In questo modo quando installerete il pacchetto del kernel ricompilato questo sostituirà il pacchetto precedente. Al contrario se ricompilate un secondo kernel cambiando la stringa da appendere alla versione, il pacchetto del nuovo kernel conviverà tranquillamente col precedente.

In realtà il comando make-kpkg accetta molti ulteriori parametri (elencherò solo i più importanti per gli altri leggete l'amichevole pagina di manuale aka read the friendly manual):

--initrd: da usare se state compilando un kernel che utilizza le immagini initrd.img (vedi FAQ: Bisogna usare l'initrd_oppure no?).
--added-modules foo: compila dei sorgenti esterni (presenti in /usr/src/modules) insieme al kernel, potete mettere più nomi separati da virgole.
--added-patches foo: aggiunge delle patch al kernel, le patch possono essere molteplici separate da virgole.
--config: sceglie quale frontend usare per configurare il kernel (config, menuconfig, xconfig, gconfig).
--zimage: crea una zImage per il kernel.
--bzImage: crea una bzImage per il kernel.
--mkimage: qui potete passare dei parametri a mkinitrd, ad esempio se volete creare una immagine rom: genromfs -d %s -f %s.
--rootcmd foo: per passare un comando a make-kpkg ad esempio fakeroot o sudo
CONCURRENCY_LEVEL: questa variabile e' l'omonimo di -j per make, per usarla vi basta mettere il numero intero che desiderate usare ($ CONCURRENCY_LEVEL=4 make-kpkg --blabla ecc.ecc... )

Come ultimo parametro dovremo mettere un'azione da compiere, vediamo le principali:

clean: pulisce i sorgenti.
kernel_headers: questo genera un pacchetto con gli headers del kernel.
binary: questo genera un nuovo pacchetto deb con i sorgenti, uno con gli header, uno con la documentazione e uno con l' immagine del kernel.
buildpackage: pulisce i sorgenti e avvia "binary" (vedere sopra).
build: compila solo l'immagine del kernel.
modules: compila tutti moduli esterni sotto /usr/src/modules e genera un file .diff e un pacchetto sorgente.
modules_config: permette di configurare i moduli esterni residenti in /usr/src/modules prima di compilarli.
modules_image: crea i pacchetti deb dei moduli esterni residenti in /usr/src/modules senza il file .diff e senza creare un'altro pacchetto sorgente.
modules_clean: pulisce i sorgenti dei moduli esterni presenti in /usr/src/modules.
debian: questo crea la directory ./debian utile per compilare i kernel vanilla e patcharli alla maniera debian.

Installazione nuovo kernel

Una volta finito torneremo alla riga di comando e ci sposteremo nella directory precedente (/usr/src/) dove troveremo il pacchetto .deb del kernel appena compilato:

$ cd ..
$ ls
...
kernel-image-2.6.8-nomepersonalizzato-386_1.Custom_i386.deb
...

Adesso possiamo installare il pacchetto con il nostro nuovo kernel ricompilato. Diventiamo quindi root con su, e digitiamo:

# dpkg -i kernel-image-2.6.8-nomepersonalizzato-386_1.Custom_i386.deb

Se abbiamo lilo dovremo configurare lilo.conf aggiungendo le righe relative al kernel. Ricordatevi che, con lilo, per rendere effettive le modifiche bisogna aggiornare il MBR (Master Boot Record) con il comando:

# lilo -v

Se abbiamo grub, invece, non ci resta altro che riavviare :D. Tuttavia per approfondire le personalizzazioni che è possibile fare su grub, potete leggere l'apposita sezione della Guida a Grub:

Guida a Grub: Usare update-grub

Installare e gestire i moduli

Per compilare e creare automaticamente pacchetti .deb per moduli non presenti nei sorgenti del kernel, Debian fornisce un comodo strumento: module-assistant. Per un uso interattivo basterà lanciarlo da root per installare i pacchetti, scaricare i sorgenti del modulo che interessa, compilarlo e creare un pacchetto debian.

Per scegliere invece quali moduli fare partire all'avvio ci sono diverse strade.

Se si usa l'hotplug, questi dovrebbe caricare automaticamente al boot tutti i moduli necessari. Per evitare il caricamento di certi moduli che possono creare conflitti basta inserili in /etc/hotplug/blacklist.
Se non si usa l'hotplug bisogna specificare manualmente quali moduli caricare all'avvio. Per far ciò basterà inserire i nomi dei moduli da caricare in /etc/modules, uno per riga. Se non vi va di editare un file di testo (o non ricordate esattamente i nomi dei moduli) potrete usare modconf che permette di scegliere interattivamente quali moduli caricare all'avvio.

FAQ

Per aggiungere un modulo devo ricompilare tutto il kernel?

Dipende.

Se il modulo fa parte del kernel debian (cioè il suo sorgente è contenuto nel pacchetto kernel-source del kernel) allora bisogna ricompilare il kernel. Tenete presente, tuttavia, che i kernel binari debian includono già la maggior parte dei moduli presenti nei sorgenti del kernel. Per caricarli basta usare:

 # modprobe nomemodulo

Se il sorgente del modulo è invece pacchettizzato singolarmente (il nome di questi pacchetti comincia per module-source) non è necessario ricompilare il kernel. Debian ci fornisce la comoda utility module-assistant che permette di scaricare, compilare e pacchettizzare un modulo del kernel. Basta lanciare il comando

 # m-a

e una interfaccia dialog ci guiderà passo passo.

Si può usare il comando module-assistant list-avaible (o il diminutivo m-a la) per ottenere la lista completa dei moduli installabili con module-assistant. Per le altre innumerevoli opzioni potete leggere la pagina di manuale tradotta in italiano:

Pagina di manuale di module-assistant

Bisogna usare l'initrd oppure no?

La risposta breve è: no non usatelo.

Di seguito la risposta lunga:

L'immagine initrd (ramdisk iniziale) serve per caricare dei moduli nel kernel prima che questo abbia l'accesso alla partizione di root. Quindi basta compilare questi moduli staticamente e non avremo mai bisogno di un ramdisk. Ma quali sono questi moduli che servono nelle prime fasi di avvio? Semplicemente i moduli che permettono di leggere la partizione di root, ovvero:

il modulo del controller del proprio harddisk
il modulo del filesystem della partizione di root

Per un kernel ricompilato, l'initrd è generalmente inutile e rende l'avvio leggermente più lento. È anche facile sbagliare se non attivate le giuste opzioni nel kernel (vedi FAQ successiva), in tal caso otterreste un kernel panic all'avvio. L'initrd serve soprattutto per i kernel ufficiali delle distribuzioni che devono supportare tutti i controller esistenti e una gran varietà di filesystem. Sarebbe assurdo compilare tutti questi supporti staticamente e quindi vengono inseriti come moduli nel ram disk. L'initrd è necessario anche se si vuole usare un bootsplash, ma questa è un'altra storia:

La risposta lunga è quindi no, non usate il'initrd quando questo non sia strettamente necessario.

Ma se io devo usare l'initrd assolutamente?

Per usare l'intrd si deve compilare staticamente il supporto per l'initrd impostando le seguenti voci:

Device Drivers  --->
  Block devices  --->
    <*> RAM disk support
    (16)  Default number of RAM disks
    (8192) Default RAM disk size (kbytes)
    [*]   Initial RAM disk (initrd) support

A partire dal kernel 2.6.13 si usano di default immagini del filesystem in formato cpio per cui non è più necessario aggiungere il supporto al cramfs.

Con tale configurazione è possibile compilare il kernel con initrd aggiungendo semplicemente l'opzione --initrd al comando make-kpkg. Il pacchetto risultante conterrà degli script che creeranno l'immagine initrd in fase di installazione del pacchetto.

Attualmente (etch) ci sono tre strumenti in debian che permettono di creare l'immagine initrd: (in lenny si trovano soltanto i primi due)

update-initramfs (fornito dal pacchetto initramfs-tools): utilizzabile con kernel 2.6.13 o più recenti. Aggiunge tutti i controller del disco e i supporti che potrebbero servire per il boot che sono stati complati come moduli.
mkinitrd.yaird (fornito dal pacchetto yaird): utilizzabile con kernel 2.6.13 o più recenti. Analizza il sistema e aggiunge all'immagine initrd solo i moduli necessari al boot della macchina su cui si installa il kernel. Permette di ottenere una immagine molto più piccola del caso precedente.
mkinitrd (fornito dal pacchetto initrd-tools): questo è il vecchio metodo usato fino al kernel 2.6.12 che necessita del supporto al cramfs.

Per ulteriori informazioni sui kernel debian e le immagini initrd:

Debian Linux Kernel Handbook: Managing the initial ramfs (initramfs) archive

Ma il kernel non fa il boot senza initrd!

Vedi FAQ precedente. L'initrd non è necessario per fare il boot. Se il sistema non parte ciò dipende da una incorretta configurazione del kernel.

Questo è quasi sempre vero, ma ci sono delle eccezioni. In alcuni casi, quali ad esempio l'avvio da una memoria usb con filesystem di root nella stessa, può essere necessario fare uso di initrd affinché vengano generati correttamente i device (vedi sda1, sda2 ecc...). Questo pur avendo compilato tutti i moduli staticamente all'interno del kernel.

Posso usare make-kpkg con un kernel vanilla

Certamente, make-kpkg può essere usato indifferentemente sia con i sorgenti Debian del kernel di linux che con i sorgenti del kernel vanilla.

I sorgenti Debian sono contenuti nei pacchetti kernel-source-* (o linux-source-* per i kernel dal 2.6.12 in poi) e sono installabili come usuali pacchetti con APT.

I sorgenti vanilla devono essere scaricati manualmente da www.kernel.org. Devono essere scompattati in /usr/src, e per il resto la procedura di compilazione è assolutamente identica al caso di sorgenti Debian.

Nel caso di sorgenti vanilla, può essere interessante vedere l'opzione debian nella sezione Compilazione del kernel, tuttavia l'uso di tale parametro è del tutto opzionale.

Errore con l'opzione `--revision`

Può' capitare che, ricompilando il kernel variando il valore dell'opzione --revision venga rilevato un errore simile al seguente:

I note that you are using the --revision flag with the value
   2.
However, the ./debian/changelog file exists, and has a different value
   1.
I am confused by this discrepancy, and am halting.

Questo problema e' semplicemente dovuto al fatto che non si è pulito il tree dei sorgenti dopo la prima compilazione. Per ovviare basta dunque:

$ make-kpkg clean

e rilanciare la compilazione.

You are attempting to install a kernel image (version version-revision) However, the directory /lib/modules/version-revision still exists.

Se si aggiorna il kernel ad una revisione successiva, durante l'installazione del pacchetto verrà fatta la seguente domanda:

You are attempting to install a kernel image (version 2.6.15.4-swsusp) However, the directory /lib/modules/2.6.15.4-swsusp still exists.  If this directory
belongs to a previous linux-image-2.6.15.4-swsusp package, and if you have deselected some modules, or installed standalone modules packages, this could be
bad. However, if this directory exists because you are also installing some stand alone modules right now, and they got unpacked before I did, then this is
pretty benign.  Unfortunately, I can not tell the difference.

If /lib/modules/2.6.15.4-swsusp belongs to a old install of linux-image-2.6.15.4-swsusp, then this is your last chance to abort the installation of this
kernel image (nothing has been changed yet). 

If this directory is because of stand alone modules being installed right now, or if it does belong to an older linux-image-2.6.15.4-swsusp package but you
know what you are doing, and if you feel that this image should be installed despite this anomaly, Please answer n to the question.

Otherwise, I suggest you move /lib/modules/2.6.15.4-swsusp out of the way, perhaps to /lib/modules/2.6.15.4-swsusp.old or something, and then try
re-installing this image.  

Stop install since the kernel-image is already installed?

La risposta da dare è No! L'avvertimento ci ricorda che i moduli del vecchio kernel (quello con la stessa versione ma numero di revisione diverso) verranno cancellati e sostituiti dai moduli del nuovo kernel.

Questo è il comportamento normale, infatti, nel caso non si voglia sostituire un vecchio kernel ma semplicemente installarne parallelamente uno nuovo (con la stessa identica versione) si sarebbe dovuta modificare la stringa dopo --append-to-version invece che quella dopo --revision (vedi sez. Compilazione kernel).

Se il kernel che si sta sostituendo è quello in esecuzione è necessario riavviare la macchina il prima possibile!

Link

Manuale di Riferimento Debian: Capitolo 7 - Il kernel Linux su Debian
Debian Linux Kernel Handbook : ottimo documento sulla gestione dei kernel debian delle relative patch (in inglese).
Appunti di informatica Libera: Kernel Linux: Il capitolo dedicato al kernel della monumentale opera di Daniele Giacomini contiene sia istruzioni generiche che istruzioni per Debian. Inoltre c'è una descrizione dettagliata della configurazione delle varie voci del kernel!
Linux Kernel Configuration Archive: database che permette di ricercare tra le voci di configurazione (e le loro descrizioni) per varie versioni di kernel.

Buon divertimento con Debian GNU/Linux!

Autore iniziale: Abortigeno

Rivisto ed esteso: ~ The Noise