Introduzione

In informatica, il kernel costituisce il nucleo di un sistema operativo. Si tratta di un software con il compito di fornire ai processi in esecuzione sull'elaboratore un accesso sicuro e controllato all'hardware e una porzione di tempo-macchina (multitasking).

Installare un kernel ricompilato anziché uno di quelli precompilati forniti da Ubuntu può portare alcuni vantaggi, come:

• avere una configurazione diversa e più adatta alla propria macchina.
• velocizzare l'avvio di sistema, nel caso non si usi l'initrd.
• avere un sistema operativo leggermente più reattivo grazie all'ottimizzazione basata sul tipo di processore.

È bene tenere presente che compilare un nuovo kernel significa, nella sostanza, cambiare sistema operativo, in quanto esso ne costituisce il motore; inoltre è richiesta un buona conoscenza del proprio hardware.

Preparativi

Installare le dipendenze

Il processo di compilazione richiede l'installazione di diversi pacchetti. Per semplificare la procedura copiare ed incollare nel terminale uno dei seguenti comandi, in funzione del rilascio in cui si compila il kenel.

Dal rilascio 20.04:

sudo apt install build-essential bin86 byacc elfutils fakeroot kernel-package libbison-dev liblz4-dev liblz4-tool libelf-dev libfl-dev ubuntu-dev-tools

Fino al rilascio 18.04:

sudo apt install build-essential bin86 byacc elfutils fakeroot kernel-package libbison-dev liblz4-dev liblz4-tool libelf-dev libfl-dev ubuntu-core-libs-dev 

Inoltre, se si desidera usare un'interfaccia grafica per configurare il kernel, è necessario installare uno dei seguenti pacchetti:

• libglade2-dev, se si usa Ubuntu o le derivate escluse quelle del punto successivo.

• qttools5-dev, se si usa Kubuntu o Lubuntu con LxQt.

• libncurses5-dev, per avere una interfaccia grafica direttamente dentro il terminale e spostarsi tra i menu usando la sola tastiera (utile per computer poco potenti o senza server grafico).

Scaricare l'archivio dei sorgenti del kernel

• Se si desidera usare l'ultima versione stabile del kernel Linux ufficiale (la cosiddetta versione vanilla), scaricare il pacchetto da questo indirizzo.

• Se si desidera usare la versione del kernel Linux modificata dagli sviluppatori di Ubuntu, è possibile prelevarla dai repository, installando il pacchetto linux-source. Questa versione ha il vantaggio di contenere driver e componenti aggiuntivi che gli sviluppatori di Ubuntu hanno ritenuto di integrare nel kernel, ma per contro potrebbe non essere sempre aggiornata rispetto all'ultima versione del kernel Linux ufficiale.

Estrarre i sorgenti

Sebbene non sia strettamente necessario, la policy Debian consiglia di usare la directory /usr/src per compilare il kernel.
Il gruppo proprietario della cartella /usr/src è il gruppo src.

• Per inserire il proprio utente nel gruppo src è sufficiente digitare il seguente comando in un terminale, sostituendo alla dicitura «nomeutente» il proprio nome utente:

  sudo adduser nomeutente src

• Qualora il gruppo src non avesse più i diritti di scrittura sulla cartella /usr/src, questi dovranno essere ripristinati con il seguente comando:

sudo chmod -R g+wr /usr/src

• Scompattare e spostare i sorgenti nella cartella di destinazione con il seguente comando:

  tar -xJf linux-[VERSIONE_SCARICATA].tar.xz
  mv linux-[VERSIONE_SCARICATA] /usr/src/

Compilazione e installazione

Entrare nella directory dei sorgenti del kernel appena scaricati:

cd /usr/src/linux-[VERSIONE_SCARICATA]

Applicare le patch

A questo punto, se necessario, sarà possibile applicare una o più patch al kernel.

Di solito le patch vengono applicate utilizzando l'insieme di due comandi: patch e cat (o anche bzcat se il file ha estensione .bz2).

1. Copiare la patch nella directory dei sorgenti del kernel e digitare il seguente comando:

   bzcat [NOME_DELLA_PATCH].bz2 | patch -p1 --dry-run

   L'opzione --dry-run permette di simulare l'applicazione della patch senza modificare realmente i file.

2. Se non vengono visualizzati errori, si può procedere con l'applicazione della stessa rieseguendo il comando precedente senza l'opzione --dry-run:

   bzcat [NOME_DELLA_PATCH].bz2 | patch -p1

3. Se il procedimento non dovesse andare a buon fine, sarà necessario verificare di aver scaricato la versione corretta della patch e ripetere il procedimento.

Configurazione

Per personalizzare la configurazione, ci sono diverse modalità:

• grafica su Ubuntu o le derivate escluse quelle del punto successivo (usando le librerie gtk)

  make gconfig

• grafica su Kubuntu e 'Lubuntu con LXQt (usando le librerie qt)

  make xconfig

• pseudo-grafica nel terminale (usando le librerie ncurses):

  make menuconfig

• testuale nel terminale:

  make config

È possibile importare la configurazione di un altro kernel e partire da questa per effettuare ulteriori personalizzazioni. I file di configurazione per i kernel attualmente installati nel sistema si trovano nella directory /boot e hanno un nome che segue lo standard config-versione_kernel (ad esempio config-4.15.0-58-generic). È comunque possibile importare un qualunque file di configurazione valido.

Terminata la procedura, la configurazione viene salvata all'interno del file .config presente nella cartella del kernel. Si consiglia di farne una copia, se si è soddisfatti del lavoro svolto.

Impostazioni consigliate

Seguire quanto descritto per evitare problemi indesiderati:

1. In «General Setup» attivare:

   • -Support for paging of anonymous memory (swap)
     • --Support for prefetching swapped memory

2. In «Processor type and features»:

   • In «Processor family» scegliere il modello del processore.

   • Attivare Preemption Model-> Voluntary Kernel Preemption (Desktop)

   • In «High Memory Support» scegliere:

     • off se si possiede meno di 1 GB di RAM

     • 1GB Low Memory Support se si possiede 1GB di RAM

     • 4GB se si possiede più di 1GB di RAM

   • In «Timer frequency» abilitare: 1000 Hz

3. In «Block layer -> IO Schedulers» lasciare solo «CFQ I/O scheduler», otterrete una migliore performance.

4. In «Kernel hacking» deselezionare «Kernel debugging».

5. In «Device Drivers -> Character devices» selezionare «Virtual terminal».

Compilazione

Finita la fase di personalizzazione, occorre procedere con la compilazione.

• Nel caso in cui si possiede un sistema multiprocessore è possibile impostare la variabile CONCURRENCY_LEVEL affinché vengano eseguite più compilazioni in parallelo. Ad esempio per un processore con 2 core è possibile impostare tale valore a 2:

  export CONCURRENCY_LEVEL=2

• Qualora i sorgenti fossero già stati compilati in passato e si desiderasse ripulirli (ri-eseguire la compilazione di tutti i pacchetti):

  make-kpkg --rootcmd fakeroot clean

  Il comando consigliato per compilare il kernel è:

  make-kpkg --rootcmd fakeroot --initrd kernel_image kernel_headers modules_image

• L'opzione «--rootcmd» è necessaria perchè alcuni passaggi nella creazione del pacchetto richiedono un ambiente di root, che fakeroot simula.

• L'opzione «--initrd» serve a creare un file immagine di una partizione speciale (initial ram disk), che all'avvio del sistema verrà caricata nella ram, montata temporaneamente come directory root e usata per caricare i moduli strettamente necessari per l'avvio del sistema, prima di venire sostituita dalla partizione contenente il sistema reale. L'immagine initrd è usata soprattutto nei kernel ufficiali, che devono supportare un gran numero di chipset, file system, dischi fissi ecc... e perciò caricano tutti questi moduli nell'initrd. Serve anche nel caso si desideri avere un bootsplash. Perché l'initrd funzioni, è necessario che l' opzione 'RAM disk support' nella sezione 'Block Device' della configurazione del kernel sia abilitata. Per poter fare a meno di questa opzione è necessario, nella sezione Device Drivers, compilare staticamente nel kernel sia il modulo relativo al chipset della propria scheda madre, sia il modulo relativo al filesystem usato nella partizione di root (in questo modo l'avvio risulterà anche un po' più veloce).

• L'opzione «--append-to-version», facoltativa, serve a definire un suffisso personalizzato per il proprio kernel, visualizzabile attraverso il comando:

  uname -r

  Si può scrivere anche un'altra denominazione, purché scritta in minuscolo senza punti e senza caratteri extra.

• I target specificano quali pacchetti deb verranno creati:

  • Il target kernel_image compila il kernel e tutti i moduli scelti nella configurazione, e ne crea un pacchetto .deb.

  • Il target kernel_headers crea un pacchetto .deb con una serie di file e script che consentono di compilare moduli esterni in un secondo momento. Non è necessario, in quanto gli stessi sorgenti del kernel servono già allo scopo, ma se si desidera eliminare in seguito i sorgenti del kernel (magari per liberare spazio su disco) è bene specificare anche questo target.

  • Il target modules_image compila i sorgenti dei moduli esterni scaricati a parte e posizionati in /usr/src/modules (come i moduli per i driver video proprietari). Se non ce ne fossero, non serve aggiungere questo parametro.

Installazione

1. Spostarsi nella cartella superiore:

   cd ..

2. Installare i pacchetti appena creati digitando da terminale:

   sudo dpkg -i kernel-image-[VERSIONE_DEL_KERNEL].deb
   sudo dpkg -i linux-headers-[VERSIONE_DEL_KERNEL].deb

   Nelle ultime versioni l'immagine del kernel è denominata come linux-image-[VERSIONE_KERNEL]_[ARCHITETTURA].deb.
   Il boot loader GRUB verrà aggiornato automaticamente.

3. Riavviare il computer e quindi scegliere dal menu di GRUB il nuovo kernel installato.

Qualora si riscontrino problemi, riavviare il sistema e selezionare la versione del kernel precedentemente utilizzata.

Ulteriori risorse

• Guida su help Ubuntu internazionale (in inglese)

• Guida su wiki Ubuntu internazionale (in inglese)

• Compilazione tradizionale (Wiki di Arch)

• Personalizzare kernel (Guida Debianizzati)

• Usare l'initrd? (Guida Debianizzati; si consiglia la consultazione dell'intera guida)

• Linux Kernel in a Nutshell

• Linux Kernel in a Nutshell (Traduzione a cura di Debianizzati)

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