Quellen finden und selber einen Kernel bauen

Spannend wird es, einen eigenen, aktuellen 64-Bit-Kernel zu kompilieren. Auf dem Raspberry Pi 3 selbst ist das ein zeitraubender Vorgang. Schneller geht es als Cross-Entwicklung von einem PC aus. Auf einem aktuellen Ubuntu sind die dazu benötigten Cross-Entwicklungswerkzeuge als Paket gcc-aarch64-linux-gnu problemlos zu installieren.

Der Quellcode des Linux-Kernels ist ohnehin fürs Cross-Übersetzen vorbereitet. Dafür nötig sind die Kernelquellen aus dem Raspberry-Pi-Archiv, die sich zwar nur wenig vom Vanilla-Linux-Kernel unterscheiden, aber der Garant fürs fehlerfreie Übersetzen sind. Insbesondere bringt das Archiv der Foundation die für 64 Bit benötigte Standard-Konfiguration bcmrpi3_defconfig mit, die dem Original noch fehlt. Der Quellcode selbst lässt sich beispielsweise im Verzeichnisbaum mit Hilfe von Git ablegen. Das Git-Archiv enthält alle Kernelversionen, sodass der Entwickler noch lokal die aktuelle Kernel-Version 4.8 auschecken muss.

Ist der Kernel ausgecheckt, kann es losgehen. Als Erstes sind zwei Environment-Variablen zu setzen, die das Kernel-Buildsystem anweisen, nicht den Hostcompiler gcc, sondern eben den Crosscompiler aarch64-linux-gnu-gcc zu verwenden. Vor dem Start der Generierung ist der Kernel für den Raspberry Pi 3 zu konfigurieren. Ein make -j 4 Image dtbs modules startet den Build. Die Option -j 4 erlaubt es, Make bis zu vier Prozesse parallel laufen zu lassen, oder wahlweise eben auch mehr.

Das Übersetzen des Kernels, der Module und des Device Tree kann schon mal - abhängig von der eingesetzten Hardware - ein Stündchen dauern. Die genauen Kommandos vom Download des Quellcodes bis zum Generieren aller Komponenten sind im Folgenden mit Kommentaren versehen zusammengefasst.

# Cross-Compiler in Ubuntu installieren
#
sudo apt install gcc-aarch64-linux-gnu
 
# Kernelquellcode fuer den Raspberry Pi downloaden
#
mkdir -p arm/
cd arm
git clone https://github.com/raspberrypi/linux.git
cd linux
 
# im Git-Archiv vorhandene Versionen anzeigen
# und eine aktuelle Version auschecken
 
git branch -a
git checkout rpi-4.8.y
 
# Cross-Generierung des Kernels
#
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
export ARCH=arm64
make bcmrpi3_defconfig
make -j 4 Image dtbs modules

Die Installation von Kernel, Modulen und Device Tree wird etwas komplizierter. Als Grundlage nimmt diese Anleitung eine mit dem vorgestellten Image präparierte Micro-SD-Karte an, die in den Entwicklungsrechner gesteckt wird. Ein auf dem Entwicklungs-PC laufendes Ubuntu wird die beiden Partitionen der Karte Boot und Root automatisch unterhalb von /media/$Username/ einhängen.

• 

Die Variante für Ungeduldige: Einfach neuen Kernel kopieren und fertig.

Zum Einspielen des eigenen Kernels bieten sich zwei Möglichkeiten an: Die Variante für Ungeduldige und die professionelle Variante. Ungeduldige kopieren nur den selbst kompilierten Kernel arch/arm64/boot/Image auf die Bootpartition. Das auf der Bootpartition befindliche U-Boot-Skript erwartet ihn nämlich dort unter dem Namen Image, sodass keine Änderung der Konfiguration notwendig ist. Wer auf Nummer sicher gehen will, rettet den auf der SD-Karte unter gleichem Namen liegenden 64-Bit-Kernel, bevor er ihn mit dem eigenen Kernel überschreibt. Für einen ersten Test eignet sich der auf der SD-Karte ebenfalls schon vorhandene Device Tree. Nach dem Kopieren des Kernels wird die SD-Karte ausgehängt und in den Raspberry Pi gesteckt. Mit Strom versorgt sollte dieser nun den selbst generierten Kernel starten.