8.10. Compilando o núcleo

Os núcleos fornecidos pelo Debian incluem o maior número de recursos possível, assim como o máximo de drivers, para cobrir o mais amplo espectro de configurações de hardware. É por isso que alguns usuários preferem recompilar o núcleo, e assim, incluir apenas o que eles precisam especificamente. Existem duas razões para essa escolha. Primeiro, talvez seja para otimizar o consumo de memória, já que o código do núcleo, mesmo nunca sendo usado, ocupa memória para nada (e nunca "cai" no espaço swap, já que é a RAM real que ele usa), o que pode comprometer o desempenho de todo o sistema. Um núcleo compilado localmente pode também limitar o risco com problemas de segurança já que apenas uma fração do código do kernel é compilado e rodado.

A recompilação do kernel também é necessária se você quer usar certas características que só estão disponíveis através de patches (e portanto não incluídas na versão padrão do kernel).

8.10.1. Introdução e Pré-requisitos

Obviamente o Debian gerencia o núcleo na forma de pacote, que não é como os núcleos tem sido tradicionalmente compilados e instalados. Como o núcleo se mantém no controle do sistema de empacotamento, ele pode ser removido de maneira limpa, ou implantado em várias máquinas. Além do mais, os scripts associados com esses pacotes automatizam a interação com o carregador de inicialização e o gerador de initrd.

The upstream Linux sources contain everything needed to build a Debian package of the kernel. But you still need to install build-essential to ensure that you have the tools required to build a Debian package. Furthermore, the configuration step for the kernel requires the libncurses-dev package (formerly libncurses5-dev, which is now a transitional package). Finally, the fakeroot package will enable creation of the Debian package without using administrator's rights.

8.10.2. Pegando os Fontes

Como tudo mais que pode ser útil em um sistema Debian, os fontes do kernel Linux estão disponíveis em um pacote. Para obtê-los, apenas instale o pacote linux-source-versão. O comando apt search ^linux-source lista as várias versões do kernel empacotadas pelo Debian. A última versão está disponível na distribuição Unstable: você pode obtê-la sem muitos riscos (especialmente se o seu APT está configurado de acordo com as instruções em Seção 6.2.6, “Trabalhando com Distribuições Diversas”). Note que o código fonte contido nesses pacotes não correspondem precisamente com o que é publicado pelo Linus Torvalds e o desenvolvedores do kernel; como todas as distribuições, o Debian aplica inúmeros patches, que podem (ou não) serem incorporados na versão upstream do Linux. Essas modificações incluem backports de correções/recursos/drivers de novas versões do kernel, novos recursos ainda não (totalmente) inseridos na árvore do upstream do Linux, e, às vezes, até nas alterações específicas do Debian.

The remainder of this section focuses on the 5.10 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-5.10 package has been installed. It contains /usr/src/linux-source-5.10.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-5.10.tar.xz

CULTURA Localização dos fontes do núcleo

Tradicionalmente, os fontes do kernel Linux deveriam ser colocados em /usr/src/linux/, e assim, requerer permissões de root para compilação. Entretanto, trabalhar com direitos de administrador deve ser evitado quando não é necessário. Existe um grupo src que permite que seus membros trabalhem nesse diretório, mas trabalhar em /usr/src/ deve ser evitado entretanto. Mantendo os fontes do kernel em um diretório pessoal, você obtêm segurança em todas as contas: nenhum arquivo em /usr/ desconhecido pelo sistema de empacotamento, e nenhum risco de engano por programas que leem o /usr/src/linux enquanto tentam ganhar informação do kernel em uso.

To build a kernel from the pristine sources, just download the tarball of the version of your choice from kernel.org, verify the integrity after importing the kernel maintainers key, and then proceed as described in the following chapters.

→ https://kernel.org/pub/linux/kernel/

→ https://git.kernel.org/pub/scm/docs/kernel/pgpkeys.git/tree/keys


$ wget https://kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.10.62.tar.xz
[..]
$ wget https://kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.10.62.tar.sign
[..]
$ unxz -c linux-5.10.62.tar.xz | gpg --verify linux-5.10.62.tar.sign -
gpg: Signature made Fri 03 Sep 2021 10:11:35 AM CEST
gpg:                using RSA key 647F28654894E3BD457199BE38DBBDC86092693E
gpg: Good signature from "Greg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>" [unknown]
gpg:                 aka "Greg Kroah-Hartman (Linux kernel stable release signing key) <greg@kroah.com>" [unknown]
gpg:                 aka "Greg Kroah-Hartman <gregkh@kernel.org>" [unknown]
gpg: WARNING: This key is not certified with a trusted signature!
gpg:          There is no indication that the signature belongs to the owner.
Primary key fingerprint: 647F 2865 4894 E3BD 4571  99BE 38DB BDC8 6092 693E

8.10.3. Configurando o Núcleo

O próximo passo consiste da configuração do núcleo de acordo com suas necessidades. O procedimento exato depende dos objetivos.

When recompiling a more recent version of the kernel (possibly with an additional patch), the configuration will most likely be kept as close as possible to that proposed by Debian. In this case, and rather than reconfiguring everything from scratch, it is sufficient to copy the /boot/config-version file (the version is that of the kernel currently used, which can be found with the uname -r command) into a .config file in the directory containing the kernel sources. Make sure to read sidebar TIP Missing debian/certs/debian-uefi-certs.pem in this case.

$ cp /boot/config-5.10.0-8-amd64 ~/kernel/linux-source-5.10/.config

A menos que você precise mudar a configuração, você pode parar por aqui e pular para Seção 8.10.4, “Compilando e Construindo um Pacote”. Se você precisa mudá-la, por outro lado, ou se você decidir reconfigurar tudo a partir do zero, você precisa dedicar um tempo para configurar seu núcleo. Existem varias interfaces dedicadas no diretório do fonte do núcleo que podem ser usadas executando o comando make alvo, aonde alvo é um dos valores descritos abaixo.

make menuconfig compiles and executes a text-mode interface (this is where the libncurses-dev package is required) which allows navigating the options available in a hierarchical structure. Pressing the Space key changes the value of the selected option, and Enter validates the button selected at the bottom of the screen; Select returns to the selected sub-menu; Exit closes the current screen and moves back up in the hierarchy; Help will display more detailed information on the role of the selected option. The arrow keys allow moving within the list of options and buttons. To exit the configuration program, choose Exit from the main menu. The program then offers to save the changes you've made; accept if you are satisfied with your choices.

Other interfaces have similar features, but they work within more modern graphical interfaces; such as make xconfig which uses a Qt graphical interface, and make gconfig which uses GTK+. The former requires qtbase5-dev, while the latter depends on libglade2-dev and libgtk2.0-dev.

Ao usar uma dessa interfaces de configuração, sempre é uma boa ideia iniciar a partir de uma configuração padrão razoável. O núcleo prove tais configurações em arch/arch/configs/*_defconfig e você pode colocar sua configuração selecionada no lugar com um comando como make x86_64_defconfig (no caso de um PC de 64-bit) ou make i386_defconfig (no caso de um PC de 32-bit).

DICA Lidando com arquivos .config desatualizados

Quando você provê um arquivo .config que tenha sido gerado por outra versão do núcleo (geralmente mais antiga), você terá que atualizá-lo. Você pode fazer isso com o make oldconfig, ele irá interativamente perguntar a você as perguntas correspondentes as novas opções de configuração. Se você quiser usar a resposta padrão para todas essas perguntas você pode usar o make olddefconfig. Com o make oldnoconfig, ele assumirá uma resposta negativa em todas as perguntas.

8.10.4. Compilando e Construindo um Pacote

Once the kernel configuration is ready, a simple make deb-pkg will generate up to 5 Debian packages:

linux-image-version: contains the kernel image and the associated modules,
linux-headers-version: contains the header files required to build external modules,
linux-firmware-image-version: contains the firmware files needed by some drivers (this package might be missing when you build from the kernel sources provided by Debian),
linux-image-version-dbg: contains the debugging symbols for the kernel image and its modules (only created if CONFIG_DEBUG_INFO=y), and
linux-libc-dev: contains headers relevant to some user-space libraries like GNU glibc.

The version is defined by the concatenation of the upstream version (as defined by the variables VERSION, PATCHLEVEL, SUBLEVEL, and EXTRAVERSION in the Makefile), of the LOCALVERSION configuration parameter, and of the LOCALVERSION environment variable. The package version reuses the same version string with an appended revision that is regularly incremented (and stored in .version), except if you override it with the KDEB_PKGVERSION environment variable.

$ make deb-pkg LOCALVERSION=-falcot KDEB_PKGVERSION=$(make kernelversion)-1
[...]
$ ls ../*.deb
../linux-headers-5.10.46-falcot_5.10.46-1_amd64.deb
../linux-image-5.10.46-falcot_5.10.46-1_amd64.deb
../linux-image-5.10.46-falcot-dbg_5.10.46-1_amd64.deb
../linux-libc-dev_5.10.46-1_amd64.deb

The whole process requires around 20 GB of free space, at least 8 GB of RAM, and several hours of compilation (utilizing one core) for a standard amd64 Debian kernel. These requirements can be drastically reduced by disabling the debug information using CONFIG_DEBUG_INFO=n, but this will make it impossible to trace kernel errors (“oops”) using gdb and also stop the creation of the linux-image-version-dbg package.

TIP Missing debian/certs/debian-uefi-certs.pem

The default kernel in Debian contains the following configuration:

[..]
#
# Certificates for signature checking
#
CONFIG_MODULE_SIG_KEY=""
CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYRING=y
CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS="debian/certs/debian-uefi-certs.pem"
# CONFIG_SYSTEM_EXTRA_CERTIFICATE is not set
CONFIG_SECONDARY_TRUSTED_KEYRING=y
CONFIG_SYSTEM_BLACKLIST_KEYRING=y
CONFIG_SYSTEM_BLACKLIST_HASH_LIST=""
# end of Certificates for signature checking
[..]

Building a custom kernel based on these settings will fail if debian/certs/debian-uefi-certs.pem does not exist. This file can either be obtained from the kernel team's Git repository and placed into the source tree, or it can be replaced by your own certificate(s), or you'll have to disable the setting via CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS="".

→ https://salsa.debian.org/kernel-team/linux/-/blob/master/debian/certs/debian-uefi-certs.pem

8.10.5. Compilando Módulos Externos

Some modules are maintained outside of the official Linux kernel. To use them, they must be compiled alongside the matching kernel. A number of common third party modules are provided by Debian in dedicated packages, such as vpb-driver-source (extra modules for Voicetronix telephony hardware) or leds-alix-source (driver of PCEngines ALIX 2/3 boards).

Esses pacotes são muitos e variados, o apt-cache rdepends module-assistant $ pode mostrar a lista fornecida pelo Debian. No entanto, uma lista completa não é particularmente útil, pois não há nenhuma razão particular para compilar módulos externos, exceto quando você sabe que precisa dela. Nesses casos, a documentação do dispositivo normalmente detalha o(s) módulo(s) específico(s) de que ele precisa para funcionar no Linux.

For example, let's look at the dahdi-source package: after installation, a .tar.bz2 of the module's sources is stored in /usr/src/. While we could manually extract the tarball and build the module, in practice we prefer to automate all this using the DKMS framework (Dynamic Kernel Module Support). Most modules offer the required DKMS integration in a package ending with a -dkms suffix. In our case, installing dahdi-dkms is all that is needed to compile the kernel module for the current kernel provided that we have the linux-headers-* package matching the installed kernel. For instance, if you use linux-image-amd64, you would also install linux-headers-amd64.

QUICK LOOK DKMS and Secure Boot

On UEFI systems with Secure Boot enabled, modules require signing before they can be loaded. The modules shipped with the kernel packages are signed. But external modules are not. Luckily, dkms already has everything that is required to sign built modules.

First, create a private key /root/dkms.key and a matching certificate /root/dkms.der with openssl, and enroll it with the mokutil --import /root/dkms.der command (please read /usr/share/doc/dkms/README.md.gz for details). This will require a restart and actively importing the certificate using the EFI MOK Manager interface. After this has been done, the sign_tool line in /etc/dkms/framework.conf must be uncommented. Already built modules need to be rebuilt, to be signed by the newly created and enrolled certificate. New modules will be automatically signed.

$ sudo apt install dahdi-dkms
[...]
Setting up dkms (2.8.4-3) ...
Setting up linux-headers-5.10.0-8-amd64 (5.10.46-4) ...
/etc/kernel/header_postinst.d/dkms:
dkms: running auto installation service for kernel 5.10.0-8-amd64:.
Setting up dahdi-dkms (1:2.11.1.0.20170917~dfsg-7.4) ...
Loading new dahdi-2.11.1.0.20170917~dfsg-7.4 DKMS files...
Building for 5.10.0-8-amd64
Building initial module for 5.10.0-8-amd64
Done.

dahdi_dummy.ko:
Running module version sanity check.
 - Original module
   - No original module exists within this kernel
 - Installation
   - Installing to /lib/modules/5.10.0-8-amd64/updates/dkms/

dahdi_dynamic_eth.ko:
Running module version sanity check.
 - Original module
   - No original module exists within this kernel
 - Installation
   - Installing to /lib/modules/5.10.0-8-amd64/updates/dkms/

[...]
DKMS: install completed.
$ sudo dkms status
dahdi, 2.11.1.0.20170917~dfsg-7.4, 5.10.0-8-amd64, x86_64: installed
$ sudo modinfo dahdi_dummy
filename:       /lib/modules/5.10.0-8-amd64/updates/dkms/dahdi_dummy.ko
license:        GPL v2
author:         Robert Pleh <robert.pleh@hermes.si>
description:    Timing-Only Driver
depends:        dahdi
retpoline:      Y
name:           dahdi_dummy
vermagic:       5.10.0-8-amd64 SMP mod_unload modversions 
parm:           debug:int

8.10.6. Aplicando um Patch ao Núcleo

Alguns recursos não são incluídos no kernel padrão devido a falta de maturidade ou algum desentendimento entre os mantenedores do kernel. Tais recursos podem ser distribuídos através de patches, e assim, qualquer um está livre para aplicá-los aos fontes do kernel.

O Debian às vezes fornece alguns desses patches em pacotes linux-patch-*, mas eles geralmente não chegam a versões estáveis (às vezes pelos mesmos motivos que eles não são combinados no kernel upstream oficial). Esses pacotes instalam arquivos no diretório /usr/src/kernel-patches/.

To apply one or more of these installed patches, use the patch command in the sources directory then start compilation of the kernel as described above. The following shows an old example using linux-patch-grsecurity2 and linux-source-4.9.

$ 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

Note que um patch(qualquer um) talvez não necessariamente funcione com todas as versões do núcleo; é possível que o patch falhe ao aplicá-lo nos fontes do núcleo. Uma mensagem de error será exibida e informará alguns detalhes sobre a falha; neste caso, referencie a documentação disponível no pacote Debian do patch (no diretório /usr/share/doc/linux-patch-*/). Na maioria dos casos, o mantenedor indica para qual versão do núcleo o patch é feito.