Ubuntu上编译 Linux_RT 内核-尧图网站建设

一、编译安装
- 1. 下载 Linux 内核源码和对应版本的 preempt_rt 补丁源码
- 2. 解压及安装依赖项
  - 2.1 安装依赖
  - 2.2 解压缩文件并打补丁
- 3. 自定义部分编译配置
  - 3.1 生成相关的内核配置文件
  - 3.2 修改调整内核的一些配置项
- 4. 编译内核
- 5. 修改启动项
二、实时性测试

实时Linux内核常见的有 PREEMPT_RT 和 Xenomai，其中 PREEMPT_RT 是将Linux内核以打补丁的形式来实现抢占式实时性。Xenomai 的架构为双内核，其中实时性任务又 Xenomai 内核来执行，非实时性的任务由通用Linux内核来执行。

在此记录编译安装 PREEMPT_RT 补丁的内核过程。

一、编译安装

1. 下载 Linux 内核源码和对应版本的 preempt_rt 补丁源码

Linux内核源码下载地址：https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/
PREEMPT_RT 补丁源码下载地址：https://wiki.linuxfoundation.org/realtime/preempt_rt_versions

要保证所下载的 Linux内核源码版本和 PREEMPT_RT 所对应的版本匹配，否则可能编译失败。
在此使用的是 5.4.182 版本的Linux内核和补丁。

wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.4.182.tar.gz
wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt/5.4/patches-5.4.182-rt72-rc1.tar.gz

2. 解压及安装依赖项

在Linux上新建对应的目录来存放Linux源码和对应的补丁包，如将下载的 linux-5.4.182.tar.gz和 patches-5.4.182-rt72-rc1.tar.gz 放入到 kernelRT 目录下，并进入到该目录。

mkdir kernelRT
cd kernelRT

2.1 安装依赖

sudo apt-get update
sudo apt-get build-dep linux
sudo apt-get install autoconf automake make bc bison flex libtool libncurses-dev libelf-dev libssl-dev libudev-dev libpci-dev libiberty-dev openssl dkms fakeroot zstd net-tools

2.2 解压缩文件并打补丁

// 将Linux源码解压到当前位置
tar -zxvf linux-5.4.182.tar.gz// 将补丁解压到当前位置
gunzip patches-5.4.182-rt72-rc1.tar.gz// 进入Linux源码目录下，进行打补丁
cd linux-5.4.182
patch -p1 < ../patch-5.15-rt17.patch

3. 自定义部分编译配置

3.1 生成相关的内核配置文件

内核的配置文件有两种生成方式，如下：
（1）、直接复制当前系统的内核配置，然后有新增项时自动设置为默认值

// 复制当前系统的内核作为要编译内核的配置
cp -v /boot/config-$(uname -r) .config// 所有配置设为默认
yes '' | make oldconfig

（2）、根据当前系统中加载的模块生成一个最小配置文件，自动启用当前系统中使用的模块，并禁用未使用的选项，适用于针对当前硬件和模块精简内核配置，以减小编译的内核体积，提供性能。

make localmodconfig

3.2 修改调整内核的一些配置项

// 打开内核配置界面
make menuconfig

要实现实时性，需要调整以下的配置项

CONFIG_PREEMPT_RT 对应的 Preemption Model 选择 (X) Fully Preemptible Kernel (Real-Time) 如下
CONFIG_HIGH_RES_TIMERS 对应的 Timers subsystem 选择 [*] High Resolution Timer Support 如下
CONFIG_NO_HZ_FULL 对应的 Timer tick handling 选择 (X) Full dynticks system (tickless)
CONFIG_HZ_1000 对应的 Timer frequency 选择 (X) 1000 HZ，如下
Enable loadable module support 启动加载模块支持对应的选项中，需要将 Module signature verification 取消选中，否则在安装部分模块的过程中由于没有签名导致安装失败，如下图：
Cryptographic API > Certificates for signature checking 选项设置中 Additional X.509 keys for default system keyring， Provide a keyring to which extra trustable keys may be added， Provide system-wide ring of blacklisted keys都需要取消选中，如下图
Kernel hacking > Compile-time checks and compiler options对应的选项中要把编译内核调试信息 Compile the kernel with debug info取消选中，否则编译出来的内核镜像太大，导致新内核在加载时无法分配对应的内存启动失败，如下图

设置完成后，保存并退出该配置界面。

4. 编译内核

在设置完以上的所有选项之后，开始编译内核

// 根据自己系统的核心数来设置对应的数字，查看核心指令 echo $(nproc)
make -j4
sudo make modules_install -j4
sudo make install -j4

5. 修改启动项

安装完成之后，重新启动时，进入高级设置里面，可以选择启动实时内核。如果需要默认以实时内核来启动，需要配置和更新对应的grub

//打开grub
sudo vim /etc/default/grub

根据界面的选项顺序修改 GRUB_DEFAULT 的内容，索引从0开始

修改完之后需要 sudo update-grub 来更新配置

二、实时性测试

【参考资料】
Ubuntu20.04编译内核安装preempt_rt实时补丁
Ubuntu编译安装实时内核
实时Linux内核（PREEMPT_RT）的编译安装以及测试
Building the PREEMPT_RT-patched Linux Kernel

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