Kerngeschäft

Kernel-Neubau ohne Expertenwissen

01.06.2006
Einen eigenen Kernel zu kompilieren gilt als schwierig – mehrere hundert Konfigurationsoptionen schrecken ab. Doch Sie müssen nicht alle verstehen, um einen neuen Kernel selbst zu übersetzen.

Eigentlich kommt der Nutzer nicht oft auf Tuchfühlung mit dem Kernel: Sie starten Programme unter X-Window oder auf der Konsole, Sie stöbern im Dateisystem – doch hinter allem steckt der Kernel: Er teilt den Anwendungen Arbeitsspeicher zu, steuert den Zugriff aufs Dateisystem und vieles mehr. Doch zwischen dem Kernel und Ihnen liegt (zumindest) eine Shell oder grafische Oberfläche.

Dabei ist der Kernel auf Linux-Systemen leicht auszumachen – er verbirgt sich hinter der Datei /boot/vmlinuz-Kernelversion. Je nach Distribution ist er ein bis zwei MByte groß. Kann das alles sein? Ja und nein – obwohl der Kernel selbst nur einen geringen Bruchteil des Speichers eines laufenden Linux-Systems belegt, gehören die Dateien unter /lib/modules/[Kernelversion] ebenfalls zum ihm. Allerdings beansprucht längst nicht der ganze Inhalt dieses unter Suse 10.0 immerhin etwa 70 MByte großen Verzeichnis auch Platz im Arbeitsspeicher: Die Module aus diesem Verzeichnis werden nur bei Bedarf (on demand) geladen.

Fast jede Distribution liefert Kernel und Module fertig in binärer Form mit, doch der Kernel lässt sich wie ein normales Programme übersetzen – Sie benötigen dazu den Kernel-Quelltext sowie den GNU-C-Compiler.

Funktionen des Kernels

Ressourcen-Verwaltung (Arbeitsspeicher, Prozessorzeit etc.)
Zugriff auf Dateisysteme
Zugriff auf das Netzwerk
Zugriff auf Hardware-Komponenten

Zeit für was Neues

Normalerweise laufen die distributionseigenen Kernel ohne Fehl und Tadel. Dennoch gibt es einige Szenarien, in denen das Kompilieren eines neuer Kernel sinvoll sein kann:

  • In sicherheitskritischen Anwendungen sollte der Kernel nach Bekanntwerden von Sicherheitslücken erneuert werden.
  • Die Unterstützung neuer Hardware wie DVB-, WLAN-Karten oder Webcams verbessert sich häufig in neueren Kernelversionen.
  • Über Patches integrieren Sie bei Bedarf neue Funktionen in den Kernel. Ein Beispiel ist Software-Suspend2 [1]: Dieser Patch ist besonders für Notebook-Nutzer interessant. Er bringt Suspend auf manchen Systemen zum Laufen, auf denen dies mit dem Standard-Kernel nicht klappt.

Es ist nicht ganz einfach, sich einen Überlick über die Entwicklung des Kernels zu verschaffen: Zu zahlreich sind die Änderungen von Version zu Version. Eine Zusammenfassung bietet das Changelog auf Kernelnewbies.org [2]. Normalerweise finden Sie die Information, dass eine neue Kernelversion bei Hardware-Problemen Abhilfe schaffen könnte, jedoch eher im Kontext des fraglichen Hardware-Geräts: Wenn Sie in einem DVB-Forum lesen, dass Ihre Karte mit Kernel 2.6.13 funktioniert, auf Ihrem System jedoch 2.6.12 läuft, dann wird es Zeit, den Kompiler in die Hand zu nehmen.

Einen neuen Kernel zu kompilieren stellt kein Risiko dar: Der Bootloader lässt sich so konfigurieren, dass Sie nicht nur zwischen unterschiedlichen Linux-Systemen wählen können. Auch verschiedene Kernel für ein System lassen sich im Bootloader eintragen. Auch nach der Installation eines neuen Kernels lässt sich das System auf jeden Fall wie bisher booten. Abbildung 1 zeigt die Schritte, die erforderlich sind, um einen selbstkompilierten Kernel auf Ihrem System zum Laufen zu bringen.

Abbildung 1: Schritt für Schritt zum neuen Kernel: Der vorgestellte Weg ist nicht nur für Experten gangbar.

Quell des Kernel-Lebens

Zuerst benötigen Sie die Kernel-Quellen. Möglicherweise stellt Ihre Distribution ein Paket mit aktualisierten Kernquellen bereit. Den neuesten verfügbaren Kernel erhalten Sie jedoch stets bei Kernel.org. Da die Site häufig überlastet ist, sollten Sie stets einen Mirror [3] benutzen. Laden Sie den Kernel mit der höchsten Versionsnummer herunter. Entpacken Sie dieses Archiv nach /usr/src.

Dieser oft "Plain Vanilla" genannte Kernel unterscheidet sich allerdings grundlegend von Distributionskerneln: Meist pflegen die Distributionen eine Vielzahl von Patches ein, die die Funktion und den Treiber-Bestand des Kernels erweitern und bekannte Fehler korrigieren.

Ob nun der Original-Kernel von Kernel.org oder die Adaption der Distributionen die bessere Basis für ein stabiles System abgeben, ist weitgehend eine Glaubensfrage. Mit beiden kommt es selten zu Problemen. Meist stehen die Quellen für den jeweils aktuellen Kernel allerdings nur in der offiziellen Variante zur Verfügung.

In der Praxis bemerken Sie aber normalerweise keinen Unterschied. Eine Ausnahme bildeten frühe Versionen von Suse 9: Hier fügte ein Patch dem Standard-Dateisystem von Suse (ReiserFS) sogenannte extended Attributes hinzu. Der damalige Standard-Kernel verstand diese noch nicht, so dass das Booten aus einer mit Suse erstellen ReiserFS-Partionen misslang. Die extended Attributes sind seit einiger Zeit in den Standard-Kernel integriert.

Sie können nun bereits mit der Konfiguration Ihres neuen Kernels beginnen. Sie arbeiten dann mit dem offiziell vom Kernel-Entwicklerteam freigegebenen Kernel. Alternativ bietet sich der so genannten mm-Tree des Kernels an, der bereits Verbesserungen des laufenden Kernel-Entwicklunsprozesses enthält. Dabei handelt es sich sowohl um Bugfixes als auch um Erweiterungen, die vor der Übernahme in den Standard-Kernel noch einen letzten Test hinter sich bringen müssen. Andrew Morton veröffentlicht den mm-Tree als Patch gegen den Standard-Kernel. Wie Sie diesen und andere Patches anwenden, beschreibt der Kasten "Kernel patchen".

Kernel patchen

Kopieren Sie den Patch nach /usr/src/ und entpacken Sie Patches, die auf .gz enden, mit gunzip. Anschließend wechseln Sie in das Kernel-Verzeichnis und spielen den Patch mittels des gleichnamigen Tools ein:

$ cd linux-2.6.[Version]
$ patch -p1 <../[Patchdatei]

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