Сборка ядра Linux из исходных текстов

Сборка ядра Linux из исходных текстов позволяет настроить функциональность под конкретное оборудование, удалить ненужные модули, применить оптимизации (включая профильную оптимизацию PGO). В этой статье описывается процесс получения конфигурации, включения параметров, выбора компилятора (GCC или LLVM/Clang), установки собранного ядра, а также продвинутая техника PGO (Profile‑Guided Optimization) с использованием Clang и AutoFDO.

1.1. Английские сокращения

1.2. Русские сокращения

2.1. Использование текущей работающей конфигурации

Самый простой способ получить .config для сборки – взять конфиг текущего работающего ядра (если оно скомпилировано с поддержкой `IKCONFIG`).

cp /proc/config.gz .
gzip -d config.gz
mv config .config

Или через zcat:

zcat /proc/config.gz > /usr/src/linux/.config

2.2. Права на исходный код

Для работы с исходниками удобно установить владельца (в примере пользователь `art`, группа `users`).

doas chown -R art:users ../linux-6.18.2-gentoo

3.1. GCC (стандартный)

make -j$(nproc)

3.2. LLVM/Clang (сборка полностью через LLVM)

LLVM=1 make -j$(nproc)

Преимущества LLVM: более быстрая компиляция, поддержка PGO, лучшая интеграция с инструментами статического анализа.

Обычно конфигурирование происходит через make nconfig , команда предоставляет удобный TUI. Но часто, быстрее выполнить настройку через скрипты ядра, если точно знаешь названия параметров.

4.1. Скрипт `scripts/config`

Утилита `scripts/config` позволяет изменять параметры ядра без ручного редактирования .config.

cd /usr/src/linux-7.0.12
./scripts/config --enable CONFIG_IP_NF_TARGET_REJECT    # для включения
./scripts/config --disable CONFIG_NET_ACT_POLICE        # для выключения

Для автоматического отключения параметров по маске

grep -E '^CONFIG\_.\*INTEL' .config \| cut -d= -f1 \| while read opt; do ./scripts/config –disable "\$opt"; done

4.2. Обновление конфигурации

После изменений необходимо запустить `make oldconfig` для разрешения новых зависимостей.

make oldconfig

5.1. Установка модулей

make modules_install

5.2. Установка ядра и загрузчика

make install

Обычно `make install` копирует ядро в `/boot`, обновляет `initramfs` и (при наличии) запускает `update-grub` или `grub-mkconfig`.

6.1. Настройка счётчиков производительности (perf)

Для сбора профиля требуется разрешить пользовательский доступ к счётчикам.

doas sh -c "echo 0 > /proc/sys/kernel/kptr_restrict"
doas sh -c "echo 0 > /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid"

6.2. Сбор профиля во время компиляции ядра

Запускаем сборку ядра под управлением `perf record` для захвата ветвлений.

perf record -e ex_ret_brn_tkn:k -a -N -b -c 500009 -o kernel.data -- time make -j12

Во время этой команды можно запустить дополнительную нагрузку (например, тесты, компиляцию другого проекта, имитацию рабочей нагрузки).

6.3. Проверка количества сэмплов

perf report -i *.data | head -8

6.4. Создание профиля AutoFDO

Используйте утилиту `create<sub>llvm</sub>_prof` (доступна в репозиториях или собирается отдельно).

./create_llvm_prof-x86_64-v0.30.1/create_llvm_prof \
    --binary=/usr/src/linux-6.18.0-gentoo/vmlinux \
    --profile=~/linux-build.data \
    --format=extbinary \
    --out=~/linux-build.afdo

6.5. Пересборка ядра с применением профиля

make clean && make LLVM=1 LLVM_IAS=1 CLANG_AUTOFDO_PROFILE=~/kernel-compilation.afdo -j"$(nproc)"

7.1. Полная очистка

make clean          # очищает объектные файлы, но оставляет .config
make mrproper       # удаляет .config и всё, возвращает в состояние дистрибутива

7.2. Удаление старых модулей

Перед установкой нового ядра можно удалить модули старой версии:

rm -rf /lib/modules/$(uname -r)

Если новое ядро не загружается, можно выбрать предыдущую версию в загрузчике (GRUB, systemd-boot, rEFInd). Если загрузчик не обновил записи автоматически, выполните:

• Для GRUB: `sudo update-grub`
• Для systemd-boot: `sudo bootctl update`

Для удаления проблемного ядра:

sudo rm /boot/vmlinuz-<problem_version>
sudo rm -rf /lib/modules/<problem_version>
sudo update-grub

9.1. Флаги компилятора

Можно задать дополнительные CFLAGS через переменную окружения `KCFLAGS`:

KCFLAGS="-march=native -O3" make -j$(nproc)

Это требует тестирования, не стоит применять бездумно. В некоторых случаях может сделать хуже стандартного O2.

9.2. Link‑Time Optimization (LTO)

Для GCC: `make LTO=1`
Для LLVM: `LLVM=1 LLVM<sub>IAS</sub>=1 LTO=thin`

9.3. Ядро с поддержкой BTF (для BPF)

Включите CONFIG_DEBUG_INFO_BTF=y.

10.1. Полный цикл сборки с PGO

cd /usr/src/linux
cp /proc/config.gz . && gunzip config.gz && mv config .config
make olddefconfig


./scripts/config --enable CONFIG_IP_NF_TARGET_REJECT
make oldconfig


sudo sh -c "echo 0 > /proc/sys/kernel/kptr_restrict"
sudo sh -c "echo 0 > /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid"


perf record -e ex_ret_brn_tkn:k -a -N -b -c 500009 -o kernel.data -- make -j12


create_llvm_prof --binary=vmlinux --profile=kernel.data --format=extbinary --out=kernel.afdo


make clean && make LLVM=1 LLVM_IAS=1 CLANG_AUTOFDO_PROFILE=kernel.afdo -j$(nproc)


sudo make modules_install
sudo make install

Сборка ядра из исходных текстов даёт полный контроль над конфигурацией и оптимизацией. Использование PGO с Clang позволяет дополнительно ускорить часто выполняемые пути кода за счёт профильной информации. Инструменты `scripts/config`, `perf`, `create<sub>llvm</sub>_prof` автоматизируют процесс. Регулярная пересборка ядра с новыми патчами и оптимизациями – задача для опытных пользователей, желающих выжать максимум из своего оборудования.

Есть возможность собрать ядро без модулей, но тогда необходимо будет интегрировать прошивки для встроенного оборудования в ядро. Модули же переключить в режим yes,
например так:
mod2yesconfig - Change answers from mod to yes if possible
./scripts/config --disable CONFIG_MODULES
make oldconfig