Compilación de un kérnel linux a medida

November 14, 2020 — 5 Min Read

Al ser linux un kérnel libre, es posible descargar el código fuente, configurarlo y comprimirlo. Además, esta tarea a priori compleja, es más sencilla de lo que parece gracias a las herramientas disponibles.

En esta tarea debes tratar de compilar un kérnel completamente funcional que reconozca todo el hardware básico de tu equipo y que sea a la vez lo más pequeño posible, es decir que incluya un vmlinuz lo más pequeño posible y que incorpore sólo los módulos imprescindibles. Para ello utiliza el método explicado en clase y entrega finalmente el fichero deb con el kérnel compilado por ti.

El hardware básico incluye como mínimo el teclado, la interfaz de red y la consola gráfica (texto).

Pasos a seguir

Comprobaremos nuestra versión de kernel y la descargaremos:

debian@fran:~/compilacionkernel$ uname -r
4.19.0-16-amd64
debian@fran:~/compilacionkernel$ wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.19.tar.xz
--2021-06-08 21:33:35--  https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.19.tar.xz
Resolving mirrors.edge.kernel.org (mirrors.edge.kernel.org)... 147.75.101.1, 2604:1380:2001:3900::1
Connecting to mirrors.edge.kernel.org (mirrors.edge.kernel.org)|147.75.101.1|:443... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 103117552 (98M) [application/x-xz]
Saving to: ‘linux-4.19.tar.xz’

linux-4.19.tar.xz     100%[=======================>]  98.34M  5.26MB/s    in 23s     

2021-06-08 21:33:59 (4.25 MB/s) - ‘linux-4.19.tar.xz’ saved [103117552/103117552]

Descomprimiremos y checkearemos su contenido:

debian@fran:~/compilacionkernel$ tar xf linux-4.19.tar.xz
debian@fran:~/compilacionkernel$ cd linux-4.19/
debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ 
debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ ls
COPYING        Kconfig      README  crypto    include  lib      scripts   usr
CREDITS        LICENSES     arch    drivers   init     mm       security  virt
Documentation  MAINTAINERS  block   firmware  ipc      net      sound
Kbuild         Makefile     certs   fs        kernel   samples  tools

Para realizarse la compilación se utiliza un fichero llamado .config que contiene la información de los componentes que se enlazaran y los que no. Para generar dicho fichero haremos uso del comando make oldconfig:

debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ make oldconfig
  HOSTCC  scripts/basic/fixdep
  HOSTCC  scripts/kconfig/conf.o
  YACC    scripts/kconfig/zconf.tab.c
  LEX     scripts/kconfig/zconf.lex.c
  HOSTCC  scripts/kconfig/zconf.tab.o
  HOSTLD  scripts/kconfig/conf
scripts/kconfig/conf  --oldconfig Kconfig
#
# using defaults found in /boot/config-4.19.0-16-amd64
#
#
# configuration written to .config
#

Tras negar el enlace a varios componentes que no seran necesarios con el comando anteriormente comentado obtendremos el fichero .config.

debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ ls -la | egrep '.config'
-rw-r--r--   1 vagrant vagrant     59 Mar 17 15:43 .cocciconfig
-rw-r--r--   1 vagrant vagrant 206240 Jun  8 20:15 .config
-rw-r--r--   1 vagrant vagrant    563 Mar 17 15:43 Kconfig

Comprobaremos la cantidad de componentes enlazados estáticamente(y) y dinámicamente(m) de nuestra configuración actual.

debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ egrep '=y' .config | wc -l
2016
debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ egrep '=m' .config | wc -l
3381

Son mas de 5000 elementos los que poseemos ahora mismo en nuestra configuración, para rebajarlos de manera significativa haremos uso del comando make localmodconfig que comprobará los componentes que se estan usando actualmente descartando el resto modificando así nuestro .config.

debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ make localmodconfig
using config: '.config'
vboxsf config not found!!
System keyring enabled but keys "debian/certs/debian-uefi-certs.pem" not found. Resetting keys to default value.
*
* Restart config...
*
*
* PCI GPIO expanders
*
AMD 8111 GPIO driver (GPIO_AMD8111) [N/m/y/?] n
BT8XX GPIO abuser (GPIO_BT8XX) [N/m/y/?] (NEW) n
OKI SEMICONDUCTOR ML7213 IOH GPIO support (GPIO_ML_IOH) [N/m/y/?] n
ACCES PCI-IDIO-16 GPIO support (GPIO_PCI_IDIO_16) [N/m/y/?] n
ACCES PCIe-IDIO-24 GPIO support (GPIO_PCIE_IDIO_24) [N/m/y/?] n
RDC R-321x GPIO support (GPIO_RDC321X) [N/m/y/?] n
#
# configuration written to .config
#

Nota: Para solucionar el error 'System keyring enabled but keys "debian/certs/debian-uefi-certs.pem" not found. Resetting keys to default value.' deberemos comentar la siguiente linea en nuestro archivo .config.

debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ sed -ri '/CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS/s/=.+/=""/g' .config

Una vez realizado el comando make localmodconfig podemos comprobrar que satisfactoriamente hemos reducido la cantidad de componente necesarios de mas de 5000 a al menos de 1550 componentes.

debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ egrep '=y' .config | wc -l
1325
debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ egrep '=m' .config | wc -l
193

Con el comando nproc podremos ver la cantidad de hilos existentes que nos haran falta saber para la implementación del siguiente comando:

debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ nproc
2

Ya podríamos compilar dicho kernel con el comando make -j 'numero de hilos' bindeb-pkg construyendo asi un paquete .deb para que pudiéramos instalarlo en nuestra máquina:

Nota: Paquetería necesaria sudo apt install libelf-dev libssl-dev

debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ make -j2 bindeb-pkg
/bin/bash ./scripts/package/mkdebian
dpkg-buildpackage -r"fakeroot -u" -a$(cat debian/arch) -b -nc -uc
dpkg-buildpackage: info: source package linux-4.19.181
dpkg-buildpackage: info: source version 4.19.181-1
dpkg-buildpackage: info: source distribution buster
dpkg-buildpackage: info: source changed by vagrant <debian@fran>
dpkg-buildpackage: info: host architecture amd64

Podemos comprobar el tamaño del paquete .deb que posee el kernel.

debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ du -hs ../linux-image-4.19.181_4.19.181-1_amd64.deb 
13M	linux-image-4.19.181_4.19.181-1_amd64.deb

En este momento ya tendriamos compilado nuesto kernel, pero queremos descargarlo un poco mas y hacerlo mas liviano.

Para ello borraremos lo echo anteriormente:

debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ make clean

Y generamos un nuevo fichero .config

debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ make localmodconfig

Deberemos reducirlo lo máximo posible quitando así funcionalidades para ello haremos uso del comando make xconfig.

Nota: No sin antes instalar sudo apt install pkg-config:

debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ make xconfig

El uso de la interfaz dada por xconfig es sencillo:
los marcados con un · son módulos, los marcados con ✓ son estáticos y los que no están marcados, no serán añadidos a la compilación.

Cuando hayamos finalizado la configuración pulsamos el disquete para guardar los cambios.

Despues de ir reduciendo tediosamente los componentes he llegado al siguiente punto:

fran@debian:~/prueba/kernel/linux-source-4.19$ egrep '=y' .config | wc -l
853
fran@debian:~/prueba/kernel/linux-source-4.19$ egrep '=m' .config | wc -l
135

Con un antiguo make localmodconfig llegamos a:

debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ egrep '=y' .config | wc -l
1325
debian@fran:~/compilacionkernel/linux-4.19$ egrep '=m' .config | wc -l
193

Por lo que hemos bajado aun mas los componentes necesarios para nuestro kernel a medida a menos de 1000!.

Imagen final del kernel compilado

Escrito por Fran Madueño Estudiante de administración de sistemas operativos
(Dos Hermanas, Sevilla).