Introduzione

I miei setup si basano su un sistema composto dai seguenti componenti:

• Distro:  Gentoo Linux
• Kernel Compression: LZ4 per l'initramfs, zstd per i moduli
• Initramfs:  Dracut
• Bootloader:  GRUB
• Init:  OpenRC
• Filesystem: FAT32 per l'ESP, XFS per il rootfs, ext4 per varie.
• Logind:  elogind

Vi sono due configurazioni di default:

1. config: per il mio ThinkPad T440p, con CPU i7-4700MQ, nessuna GPU (iGPU), 8GB RAM, SSD M.2 2242 + SSD SATAIII.
2. config.pc: per il mio PC fisso, con CPU i5-11400, nessuna GPU (iGPU), 16GB RAM, SSD NVME Samsung 980 Pro.

Dati i cambiamenti effettuati nella configurazione del Kernel, sarà necessario verificare che i componenti desiderati sono abilitati nel Kernel, qualora sceglieste la mia configurazione come punto di partenza. Ad esempio, componenti relativi ad AMD, Nvidia, NUMA, ecc. sono stati disabilitati.
Se non sapete da dove partire, usate una configurazione già esistente che sapete funzioni sul vostro hardware, se disponibile, altrimenti usate la configurazione di default di un qualsiasi Kernel, come quella fornita dalla vostra distro, o la configurazione di default del Kernel.

Setup

Assicuratevi di avere tutti gli strumenti necessari per poter proseguire. Verificate di avere git, gcc, make, ecc. Tipicamente, la maggior parte di strumenti per la compilazione viene fornita da pacchetti come base-devel. Consiglio di verificare anche la presenza di linux-firmware, in modo tale da avere i necessari firmware per eventuali componentistiche nonfree. Non dimenticate di scaricare il microcode adatto, che sia Intel, AMD, o altro. Infine, verificate la presenza di lz4 e zstd, per la compressione di vari componenti del Kernel.

1. Ottenimento repository

Useremo la directory /usr/src/usr-kernel per salvare questo progetto, e tutte le eventuali modifiche.
Assicuratevi di avere permessi di lettura e scrittura, in modo tale da poter creare la directory.

git clone --recurse-submodules "https://github.com/saloniamatteo/kernel" /usr/src/usr-kernel
cd /usr/src/usr-kernel

2. Selezione versione

Una volta scaricata la repository, scegliete una versione disponibile. Per vedere quali versioni sono disponibili, basta vedere i contenuti della directory con ls. In questo esempio, utilizzeremo Linux 6.8.2-gentoo.

3. Modifica script

A questo punto, non ci resta che verificare il contenuto di build.sh. Modifichiamo il file con qualsiasi editor di testo, e osserviamo le seguenti variabili:

• ARCHVER: codice architettura processore, per ottimizzare il Kernel. Ecco la lista completa di codici:

   1. AMD Opteron/Athlon64/Hammer/K8 (MK8)
   2. AMD Opteron/Athlon64/Hammer/K8 with SSE3 (MK8SSE3)
   3. AMD 61xx/7x50/PhenomX3/X4/II/K10 (MK10)
   4. AMD Barcelona (MBARCELONA)
   5. AMD Bobcat (MBOBCAT)
   6. AMD Jaguar (MJAGUAR)
   7. AMD Bulldozer (MBULLDOZER)
   8. AMD Piledriver (MPILEDRIVER)
   9. AMD Steamroller (MSTEAMROLLER)
  10. AMD Excavator (MEXCAVATOR)
  11. AMD Zen (MZEN)
  12. AMD Zen 2 (MZEN2)
  13. AMD Zen 3 (MZEN3)
  14. AMD Zen 4 (MZEN4)
  15. Intel P4 / older Netburst based Xeon (MPSC)
  16. Intel Core 2 (MCORE2)
  17. Intel Atom (MATOM)
  18. Intel Nehalem (MNEHALEM)
  19. Intel Westmere (MWESTMERE)
  20. Intel Silvermont (MSILVERMONT)
  21. Intel Goldmont (MGOLDMONT)
  22. Intel Goldmont Plus (MGOLDMONTPLUS)
  23. Intel Sandy Bridge (MSANDYBRIDGE)
  24. Intel Ivy Bridge (MIVYBRIDGE)
  25. Intel Haswell (MHASWELL)
  26. Intel Broadwell (MBROADWELL)
  27. Intel Skylake (MSKYLAKE)
  28. Intel Skylake X (MSKYLAKEX)
  29. Intel Cannon Lake (MCANNONLAKE)
  30. Intel Ice Lake (MICELAKE)
  31. Intel Cascade Lake (MCASCADELAKE)
  32. Intel Cooper Lake (MCOOPERLAKE)
  33. Intel Tiger Lake (MTIGERLAKE)
  34. Intel Sapphire Rapids (MSAPPHIRERAPIDS)
  35. Intel Rocket Lake (MROCKETLAKE)
  36. Intel Alder Lake (MALDERLAKE)
  37. Intel Raptor Lake (MRAPTORLAKE)
  38. Intel Meteor Lake (MMETEORLAKE)
  39. Intel Emerald Rapids (MEMERALDRAPIDS)
  40. Generic-x86-64 (GENERIC_CPU)
  41. Generic-x86-64-v2 (GENERIC_CPU2)
  42. Generic-x86-64-v3 (GENERIC_CPU3)
  43. Generic-x86-64-v4 (GENERIC_CPU4)
  44. Intel-Native optimizations autodetected by GCC (MNATIVE_INTEL)
  45. AMD-Native optimizations autodetected by GCC (MNATIVE_AMD)

• CONFIGFILE: il nome del file di configurazione, che verrà copiato dalla directory al Kernel.
• JOBS: quanti thread usare per la compilazione. Si consiglia di impostare al numero di core.
• KVER: versione primaria Kernel.
• PVER: versione secondaria/personalizzata Kernel.
• KERNVER: versione completa Kernel, non modificare.
• CUSTDIR: directory che contiene questo progetto, da modificare qualora sia diversa dai default.
• CLEARDIR: nome directory patch Clear Linux, non modificare.
• PATCHDIR: nome directory patch, non modificare.
• V4L2DIR: nome directory V4L2loopback, non modificare.
• CFODIR: nome directory Kernel Compiler Patch, non modificare.
• USRDIR: directory che contiene la versione scelta del Kernel, non modificare.
• KERNELDIR: questa variabile va impostata qualora la directory del Kernel sia diversa da /usr/src.

4. Selezione flag

Dopo aver modificato build.sh, bisogna selezionare i necessari parametri per poter stabilire quali azioni intraprendere.
Segue ora una tabella con tutti i vari parametri (flag).

5. Configurazione Kernel

Tipicamente, sarà necessario andare a configurare il Kernel, partendo da un file di configurazione. Per fare ciò, basterà eseguire il seguente comando come utente root:

./build.sh -l -m -o -p

• -l: Applicare le patch di Clear Linux
• -m: Configurare il Kernel, potendo partire da una configurazione già impostata, o caricarne una personalizzata da cui avere un punto di partenza
• -o: Applicare le ottimizzazioni per la famiglia del processore
• -p: Applicare le patch utente

A questo punto bisognerà copiare il file .config dalla directory del Kernel alla directory attuale, per poi confrontare i due file e controllare eventuali cambiamenti.

cp /usr/src/linux/.config config.new
diff -u config config.new | vim

Dopo aver verificato le eventuali differenze, sostituiamo il nostro file config con il file config.new, e passiamo alla vera e propria compilazione del Kernel.

6. Compilazione Kernel

Dopo essere sicuri di avere tutto il necessario, è possibile compilare il Kernel con il seguente comando, eseguendolo come utente root:

./build.sh -f -l -o -p

Al termine dell'esecuzione, lo script installerà il Kernel, eseguendo in automatico dracut per generare l'initramfs, ed aggiornerà grub, grazie ad installkernel, che tipicamente tutte le distro hanno. Se la vostra configurazione non prevede l'uso di dracut o di grub, verificate la configurazione di installkernel, sarà già impostato per usare quello che state usando attualmente.

Extra

Questa sezione specifica gli eventuali passaggi da effettuare dopo aver terminato la compilazione del Kernel, che non dipendono dallo script. Usando lo script, non sarà necessario eseguire nè dracut nè grub manualmente, perchè verranno eseguiti in automatico.

V4L2loopback

Lo script andrà in automatico ad installare questo modulo per la versione del Kernel compilata. L'unico passaggio da effettuare è aggiungere le impostazioni del modulo, in quanto lo script non controlla se sono già presenti o meno.

Modificate il file /etc/modprobe.d/v4l2loopback.conf, ed inserite il seguente contenuto:

options v4l2loopback exclusive_caps=1 card_label="Camera2"

Initramfs

Per avviare il Kernel è necessario un initramfs. Per generarlo, userò dracut.
Prima di tutto, accertatevi di aver configurato dracut. Ad esempio, ecco il mio /etc/dracut.conf:

# Equivalent to -H
hostonly="yes"

# Add various modules
# Module Description
# base include basic utilities
# bash	include /bin/bash as /bin/sh
# fs-lib include filesystem tools like mount
# kernel-modules include kernel modules
# rescue	include various utils for rescue mode
# resume allow initramfs to resume from low-power state
# rootfs-block mount block device that contains rootfs
# shutdown set up hooks to run on shutdown
# udev-rules include udev and some basic rules
# uefi-lib	include UEFI tools
# usrmount mount /usr
dracutmodules+=" base bash fs-lib kernel-modules rescue resume rootfs-block shutdown udev-rules uefi-lib usrmount "

# Include elogind
install_items="/lib64/elogind/elogind-uaccess-command"

# Use lz4 to compress the initramfs
compress="lz4"

# Add early microcode loading
early_microcode="yes"

È sufficiente eseguire, come utente root, il seguente comando:

dracut --kver 6.8.2-gentoo -f

Bootloader

Per avviare il nostro nuovo Kernel, sarà necessario configurare il bootloader. In questa sezione, sarà trattato esclusivamente GRUB2.

La maggior parte degli utenti, arrivati a questo punto, sicuramente avranno già un sistema funzionante, ed un bootloader configurato. Questo fatto ci allevia il carico, richiedendo semplicemente un aggiornamento della configurazione, senza modificare ulteriori file.

Perciò, è necessario eseguire come utente root:

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