Eigenen Linux Kernel für Raspberry Pi in Ubuntu 16.06 x64 VM cross-compilen/kompilieren

Da der aktuelle VXLAN-Test, wie viele Ideen, auch dieses mal wieder ein paar Dinge voraussetzt die bisher wohl niemand gemacht hat, brauchen wir einen neuen Kernel für unseren Pi. :(

• VirtualBox mit Debian 8.3.0 x64 Ubuntu 16.06 LTS (x64) aufsetzen
  • Da wir eigene Kernel kompilieren wollen, sollten sinnvollerweise mehr CPUs zugeordnet werden (z.B. 2 Stück)
  • Es sollte „bridged networking“ gewählt werden, NAT & Co sind umständlich bzgl. SCP/SSH auf die und von den Pi's
• Ziel ist es eine CROSS-COMPILER Umgebung zu bauen
  • Die meisten Anleitungen die ich gefunden habe sind bereits älter (2014) und für verschiedene Pi-Modelle nicht mehr aktuell!
• Erst einmal müssen wir folgende Pakete installieren:

sudo apt-get install git-core
sudo apt-get install gcc-4.7-arm-linux-gnueabi
sudo apt-get install build-essential
sudo apt-get install ncurses-dev

• Damit wir die Kernel erfolgreich kompilieren können, brauchen wir die /proc/config.gz von dem jeweiligen Raspberry Pi (in meinem Fall Raspberry Pi Model B (Version 1) und Raspberry Pi Model B (Version 3))
• Falls es diese Datei nicht gibt, was wahrscheinlich ist, folgendes eingeben:

sudo modprobe configs

• Nun sollte die Datei /proc/config.gz existieren
• Wichtig ist dass man sich markiert welche config.gz (später dann „.config“) von welchem System kommt (armv6l (Pi B v1) vs armv7l (SMP-fähig, Pi B v3)
• Nun legen wir uns in unserem HOME-Verzeichnis ein Arbeitsverzeichnis für die folgenden Aufgaben an, initialisieren es mit Git und laden die Tools von GitHub:

mkdir src
cd src/
git init
git clone git://github.com/raspberrypi/tools.git

• Dieser folgende Schritt erscheint mir überflüssig, da wir im Verlauf danach noch einmal spezieller einen Kernel ziehen, tut aber auch nicht weiter weh - also los!

git clone --depth 1 git://github.com/raspberrypi/linux.git

• Jetzt geben wir die Version noch einmal vor die wir haben wollen, dies habe ich aus anderen Anleitungen entsprechend dem aktuellen Kernel angepasst

mkdir linux-4.4.y
cd linux-4.4.y/
git init
git fetch git://github.com/raspberrypi/linux.git rpi-4.4.y:refs/remotes/origin/rpi-4.4.y
git checkout refs/remotes/origin/rpi-4.4.y

• Einmal aufräumen, nur zur Sicherheit (im linux-4.4.y Verzeichnis)

make mrproper

• In dieses Verzeichnis ~/src/linux-4.4.y extrahiert ihr nun die Pi1 oder Pi3 .config Datei
• „gzip -d config.gz“, danach ein „mv config .config“ (sichert euch die wahlweise noch einmal weg irgendwo)
• Wichtige Entscheidung: Welchen Kernel wollt ihr nun: armv6l oder armv7l?
  • Für armv6l:

export KERNEL=kernel

• Für armv7l:

export KERNEL=kernel7

• Ich habe erstmal mit dem Pi 3 losgelegt, also ..

export KERNEL=kernel7

• Unsere alte Konfiguration auf neuen Kernel anpassen lassen / übernehmen:
  • Prüft dass ihr im ~/src/linux-4.4.y Verzeichnis arbeitet!
  • Prüft dass die .config Datei in diesem Verzeichnis liegt die ihr übernehmen wollt

$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=~/src/tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin/arm-linux-gnueabihf- olddefconfig

• In meinem Fall wollte ich nun das VXLAN-Modul bauen lassen, daher hab ich noch folgendes aufgerufen um das grafisch (ncurses, console) auszuwählen

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=~/src/tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin/arm-linux-gnueabihf- menuconfig

• Navigiert durch menuconfig: Device Drivers → Network device support → Virtual eXtensible Local Area Network und selektiert dieses (wahlweise auch GENEVE, hab aber noch nichts damit geplant)
  • Dem Hinweis dass ihr danach „make“ aufrufen könnt, kommt bitte NICHT nach!
• Wir rufen „make“ mit einigen Erweiterungen auf
  • -j 2 nutzt die zwei Prozessoren die wir angegeben haben besser aus, ihr könnt hier selbst wählen was euer System verkraftet
  • Der Vorgang dauert in etwa 15-20 Minuten, je nachdem was ihr für ein System einsetzt (Motto: Hubraum ist nur durch mehr Hubraum zu ersetzen!)

make -j 2 ARCH=arm CROSS_COMPILE=~/src/tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin/arm-linux-gnueabihf-

• Nun legen wir ein Verzeichnis an, wo die „modules“ hinsollen z.B. /tmp/modules

mkdir /tmp/modules

• Die „modules“ lassen wir nun in diesem Verzeichnis (/tmp/modules) ablegen

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=~/src/tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin/arm-linux-gnueabihf- INSTALL_MOD_PATH=/tmp/modules modules_install

• Neuen Kernel auf unseren Pi kopieren
  • Der Kernel landet dann im Home-Verzeichnis des Benutzers „pi“

scp arch/arm/boot/Image pi@192.168.0.98:

• Zweites Terminal öffnen, die Module einsammeln und auf den Pi übertragen

cd /tmp
tar czf modules.tar.gz modules/
scp modules.tar.gz pi@192.168.0.98:

• SSH auf den Pi aufmachen, den Kernel irgendwie sinnvoll umbenennen und für den nächsten Boot hinterlegen

ssh pi@192.168.0.98
pi@pi3:~ $ mv Image kernel_vxlan_4.4.11.y.img
pi@pi3:~ $ sudo cp kernel_vxlan_4.4.11.y.img /boot/
pi@pi3:~ $ tar xvzf modules.tar.gz
... wird entpackt nach modules/ ...
pi@pi3:~ $ sudo cp -r modules/lib/* /lib/
pi@pi3:~ $ sudo vi /boot/config.txt
# Am Ende der Datei einfügen oder den Eintrag ersetzen, vorher "i" drücken für "Insert"
kernel=kernel_vxlan_4.4.11.y.img
# :wq zum Beenden
pi@pi3:~ $ sudo reboot

• Nach dem Neustart des Pi werden wir von unserem neuen Kernel begrüsst und haben die Möglichkeit VXLAN als Modul zu laden

pi@pi3:~ $ uname -a
Linux pi3 4.4.11-v7+ #1 SMP Sat May 28 18:13:41 CEST 2016 armv7l GNU/Linux
pi@pi3:~ $ sudo modprobe vxlan
pi@pi3:~ $ sudo modprobe bridge
pi@pi3:~ $ lsmod
Module                  Size  Used by
joydev                  9373  0 
evdev                  11567  2 
openvswitch            85373  4 
nf_defrag_ipv6         14822  1 openvswitch
nf_conntrack           79602  1 openvswitch
bnep                   10592  2 
hci_uart               19216  1 
btbcm                   6181  1 hci_uart
bluetooth             336951  22 bnep,btbcm,hci_uart
brcmfmac              186926  0 
brcmutil                5901  1 brcmfmac
cfg80211              437818  1 brcmfmac
cdc_ether               4279  0 
rfkill                 16728  3 cfg80211,bluetooth
r8152                  34768  0 
snd_bcm2835            20452  0 
snd_pcm                77450  1 snd_bcm2835
snd_timer              19590  1 snd_pcm
snd                    53776  3 snd_bcm2835,snd_timer,snd_pcm
bcm2835_gpiomem         3211  0 
bcm2835_wdt             3434  0 
uio_pdrv_genirq         3202  0 
uio                     8416  1 uio_pdrv_genirq
vxlan                  32491  0 
ip6_udp_tunnel          1706  1 vxlan
udp_tunnel              2191  1 vxlan
bridge                 97692  0 
stp                     1643  1 bridge
llc                     3772  2 stp,bridge
ipv6                  352477  28 bridge,nf_defrag_ipv6

• Wer nun im Nachgang plant einen Kernel für seinen armv6l (Pi B v1/2) zu kompilieren, muss an folgende Dinge denken:
  • .config Datei wegsichern (beinhaltet ja nun die Modifikation mit VXLAN)
  • make mrproper # räumt alles komplierte für armv7l weg
  • export KERNEL=kernel # Um KERNEL=kernel7 zu ersetzen
  • .config-Datei vom „alten“ Pi ziehen und entsprechend hinterlegen
  • rm -rf /tmp/modules
  • Ansonsten einfach die Anleitung wieder befolgen