Gentoo内核编译

备注

Gentoo文档非常详细，我无法完整翻译，只能选择部分自己的需要以及理解进行综合。此外会加上自己的实践经验(基于我现有硬件以及软件需求)

手动配置内核

Gentoo为用户提供了 两种 内核配置、安装和升级的方式:

  • 自动(genkernel) ，也就是我在 在MacBook Pro上安装Gentoo Linux 快速采用的内核安装方法 Gentoo genkernel

  • 手动(manual) ，大多数Gentoo用户会选择手动配置内核:

    • 更大的灵活性

    • 更小的（内核）尺寸

    • 更短的编译时间

    • 学习经历

    • 闲着无聊

    • 内核配置的绝对知识，和/或

    • 对内核的完全控制

由于编译内核的选项实在太繁杂了，我主要是为自己的硬件裁剪内核，所以考虑分两个步骤(阶段):

  • 先使用 Gentoo内核编译 对内核主要功能进行 粗略裁剪

  • 再通过手工调整方法，对内核细节进行微调

配置概念

内核配置即简单又不简单:

  • 通过 make menuconfig 可以从交互菜单选择，系统会自动做一些关联配置，所以还是比较傻瓜化的

  • 内核包含的默认值一半是通用且合理的，也就是大多数用户只需要对基本配置做少量改动

  • 在配置内核时，应该循序渐进，每次少量修改默认配置，并进行充分编译和运行验证

内置(build-in) vs. 模块化(modular)

大多数配置选项都是三态的(tristate)：

  • 根本不构建 (N)

  • 直接构建到内核中 (Y)

  • 构建为模块 (M)。

一般规则:

  • 建议将硬件支持(还需要在内核中包含固件支持)和内核功能直接构建到内核中。 然后内核可以确保功能和硬件支持在需要时可用。

  • 部分功能，例如重要分区的文件系统支持，应该直接构建到内核中(使用模块化会需要 initramfs 支持)

硬件

  • 使用 lspci ( sys-apps/pciutils 包) 和 lsusb ( sys-apps/usbutils 包)来识别硬件

  • 通常以太网适配器必须识别以太网芯片并为特定网卡配置硬件支持

  • 建议将非必须的驱动程序配置为模块(例如偶然使用的外接设备)

内核功能

  • 对于磁盘文件系统支持(我选择主要支持 vfat / xfs / zfs / ext )

  • 高级网络功能(路由或防火墙)

内核源代码

备注

Gentoo也和其他发行版一样提供了直接可以运行的编译好的标准执行内核 gentoo-kernel-bin ，可以方便快速完成系统安装和启动。一旦系统安装和工作正常，就可以开始自定义编译内核，同时保留 sys-kernel/gentoo-kernel-bin 用于在自定义内核启动失败时应急修复。

Gentoo 提供了以下几种支持的内核软件包:

  • gentoo-sources 推荐大多数Gentoo用户使用(既然已经选择了Gentoo)，能够最大化定制系统内核

  • gentoo-kernel 适合大多数系统的内核，采用通用配置每次自动完成编译，适合对编译内核不感兴趣的用户

    • gentoo-kernel-bin 是官方提供已经编译好的通用内核，直接安装无需每次 升级Gentoo 时编译

    • 个人推荐 安装 gentoo-kernel-bin :

      • 发行版提供的通用编译内核可以作为系统救援内核，一旦自己定制内核出现错误无法启动，则可以切换到官方内核进行修复

      • 我们总是会使用自己编译的内核(使用Gentoo的目标之一)，所以再安装一个官方通用内核源代码编译意义不大：安装了 gentoo-kernel 源代码包会导致每次 升级Gentoo 都会花费一两个小时编译内核，浪费时间

  • git-sources 这是从上游内核开发源代码上每天自动生成的软件包

genkernel 工具默认激活了通用选项和驱动，完全自动化，适合不熟悉手工编译内核的用户

此外，还有一些不被(官方)支持的内核软件包

  • 安装内核源代码:

安装 gentoo-sources 源代码包
emerge --ask sys-kernel/gentoo-sources
配置内核源代码编译选项
cd /usr/src/linux
make menuconfig

  • 编译内核和安装内核(和模块):

编译内核并安装
make
make modules_install
# 确保 /boot 已经挂载
make install

分发内核(Distribution kernels)

distribution kernel project 提供了通过Portage安装和管理的内核。这些内核是已经编译过多(如果需要)并且就像其他软件包一样使用 Gentoo emerge 命令安装，可以减轻管理负担。内核更新可以在更新系统时候( emerge -avuDN @world )完成，并且只有配置bootloader使用新内核时候才需要手动步骤。

不过， distribution kernels 使用了符合大多数系统的通用配置，所以可以视为 “仅能工作” 而已。那些对内核编译不感兴趣的用户可以使用 distribution kernels ，以避免自己配置编译内核的繁重工作。

备注

virtual/dist-kernel 并不是一个实际的源代码软件包，而是为 sys-kernel/gentoo-kernel 提供了一个通用配置的编译选项。这样每次更新 sys-kernel/gentoo-kernel 就会自动编译一个通用的分发内核。这个内核可以作为应急救援使用，假设自己的定制内核无法正常工作，就可以切换到这个分发内核进行修复。

unstable 切换 stable 后对 dist-kernel 切换

我在解决 Gentoo Linux Sway fcitx中文输入 和 Gentoo Linux KDE fcitx中文输入 时，为了安装 Gentoo Overlays 的第三方仓库软件，启用了 Gentoo make.conf 的 unstable 全局参数 ~amd64 。但是，系统去除了 ~amd64 之后，执行 升级Gentoo 之后，出现了同时安装 ``

系统同时安装了多个kernel版本，且 gentoo-kernel 和 gentoo-kernel-bin 冲突
sys-kernel/gentoo-kernel       6.7.1
sys-kernel/gentoo-kernel-bin   6.6.13
virtual/dist-kernel    6.7.1

我想将系统内核降级到 6.6.13，但是 virtual/dist-kernel 指向 gentoo-kernel-6.7.1 导致我无法 emerge -acv sys-kernel/gentoo-kernel (卸载)，始终报错: 提示 virtual/dist-kernel 依赖 sys-kernel/gentoo-kernel

参考 Dist Kernel 6.1.69 案例:

  • 首先需要 emerge --deselect :

emerge --deselect 掉 gentoo-kernel
emerge --deselect gentoo-kernel

此时输出显示:

emerge --deselect 掉 gentoo-kernel 输出显示 gentoo-kernel 以及从world favorites文件中remove
>>> Removing sys-kernel/gentoo-kernel from "world" favorites file...
使用emerge升级整个系统(简化参数)
emerge -avuDN @world

此时由于去除了 ~amd64 全局参数之后，整个系统软件包回归到 stable 状态，并修正了依赖关系。再次执行 emerge -acv sys-kernel/gentoo-kernel 就可以顺利完成。

更新boot loader

如果使用GRUB，则执行以下命令:

grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

由于我在 在MacBook Pro上安装Gentoo Linux 采用了 MacBook Pro上运行Arch Linux 相同的 efibootmgr 管理UEFI启动顺序，所以执行以下命令配置EFI启动:

设置efibootmgr启动定制xcloud内核
efibootmgr --disk /dev/nvme0n1 --part 1 --create --label "Gentoo XCloud" --loader /vmlinuz-6.1.12-gentoo-xcloud \
    --unicode 'root=PARTUUID=fbf163f3-a42e-411a-be61-f2ae7b398e61 rw' --verbose

备注

这里没有使用 initramfs ( ramfs 内存文件系统 的特例 ) ，如果有需要在内核启动时预先加载的内核模块，例如 Linux LVM逻辑卷管理 或 ZFS 作为根卷，或者需要使用特定的文件系统，都需要采用 ramfs 内存文件系统 预先加载内核模块或者维护工具。

警告

建议将关键文件系统直接编译进内核：例如我使用XFS作为根文件系统，但是默认内核配置 xfs 是作为模块编译的，这导致要么使用 initramfs 要么就必须直接编译进内核，否则重启系统无法工作。

修复和挽救

实际上，内核裁剪和构建总是会遇到各种问题，导致系统无法启动。此时，我们需要采用 在MacBook Pro上安装Gentoo Linux 的挂载并 chroot 步骤，重新进入系统进行排障:

  • 通过Gentoo 安装U盘再次启动启动，然后启动sshd服务并且设置好root密码:

启动Gentoo Linux安装的sshd服务
# 启动ssh服务
ssh-keygen -A
/usr/sbin/sshd

# 设置root用户密码
passwd

  • 挂载 root 分区文件系统:

挂载文件系统
mount /dev/nvme0n1p3 /mnt/gentoo

  • 挂载文件系统:

挂载文件系统
mount --types proc /proc /mnt/gentoo/proc
mount --rbind /sys /mnt/gentoo/sys
mount --make-rslave /mnt/gentoo/sys
mount --rbind /dev /mnt/gentoo/dev
mount --make-rslave /mnt/gentoo/dev
mount --bind /run /mnt/gentoo/run
mount --make-slave /mnt/gentoo/run

  • 进入Gentoo新环境:

进入Gentoo新环境
chroot /mnt/gentoo /bin/bash
source /etc/profile
export PS1="(chroot) ${PS1}"

  • 挂载boot分区(这个分区是MacBook的macos和gentoo公用的):

挂载 /boot
mount /dev/nvme0n1p1 /boot

现在所有环境恢复磁盘上Gentoo Linux的运行状态，除了内核采用了LiveCD提供内核，整个文件系统都是磁盘上文件系统。就可以从新开始内核配置和编译了，可以尝试重新开始内核构建。

参考