编译调试 Real-Time Linux kenrel

最进工作上遇到了某个设备上用了 Real-Time Linux ，刚开始没注意到 uname -a 中的 banner，以为只是普通的 Linux，但是转念一想 Linux 也不是实时操作系统啊，仔细一看发现 PREEMPT RT

4.1.5-rt5-xxxxx (xx@xxxxxxx) #0 SMP PREEMPT RT Tue Jan 24 00:00:00 JST 2017

查了一下才知道是通过对内核打补丁来实现 ”实时“，我就找到了这个 wiki：https://rt.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page

然后我就尝试自己打补丁编译内核，方便后期的研究，也就此记录一下编译步骤

准备工作#

下载补丁#

根据官方 wiki 的指引首先在 https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt/ 中找到自己需要的版本，我选的是 linux-5.4.182 ，对应的 patch 文件应该是 patch-5.4.182-rt71.patch

wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt/5.4/patch-5.4.182-rt71.patch.gz

得到 patch-5.4.182-rt71.patch.gz 文件

下载内核源码#

然后下载对应的内核源码 linux-5.4.182.tar.xz，源码可以在 https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel 下载，也可以在kernel.org 下载，亦或者是其他镜像站，反正版本和补丁对得上就行

wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.4.182.tar.xz

给内核源码打补丁#

首先先解压下载的内核源码和 patch 文件

tar -xvf linux-5.4.182.tar.xz
gzip -d patch-5.4.182-rt71.patch.gz

得到文件夹 linux-5.4.182 和文件 patch-5.4.182-rt71.patch

进入内核源码文件夹，并使用 patch 工具进行打补丁

cd linux-5.4.182
patch -p1 < ../patch-5.4.182-rt71.patch

配置编译参数#

编译打开基于 ncurses 的图形配置界面

make menuconfig

进入如下的页面

我们需要打开 PREEMPT_RT 编译选项，这个选项位于

General setup ---> Preemption Model (Voluntary Kernel Preemption (Desktop))

选择 Fully Preemptible Kernel (Real-Time)

然后根据自己的需求再配置其他编译选项，比如开启 kdbg 啥的，然后选择 save 生成 .config 即可

开始编译#

我开启 8 个线程编译，所以 -j8 ，自己根据自己的需求改动

我需要生成 bzImage，所以

make bzImage -j8

关于报错

make[1]: *** No rule to make target 'debian/canonical-certs.pem', needed by 'certs/x509_certificate_list'.  Stop.

可以通过执行，暂时解决，这个 key ring 的作用请参见：https://www.kernelconfig.io/config_system_trusted_keyring

scripts/config --disable SYSTEM_TRUSTED_KEYS

直接回车即可

编译成功

qemu 调试测试#

搞一个装有系统的 qcow2 镜像（好像 debian 官网就有现成的）和 initrd

qemu-system-x86_64 -m 2G -drive file=image.qcow2 -device e1000,netdev=net -netdev user,id=net,hostfwd=tcp::2222-:22 -kernel vmlinux -initrd initrd -nographic -s -S -append "root=LABEL=rootfs console=ttyS0"

gdb 远程调试

在 内核入口函数下断点hb start_kernel

成功断下，开始愉快的 Real-Time Linux hack 之旅吧