[Android]从零开始的内核编译

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从零开始的内核编译

本教程将基于小米 10S 的内核源码进行实例,其他型号的手机请自行寻找内核源码。具体内容可以参考我的内核编译项目

手机型号查询

1. 获取设备(手机)代号

在安卓设备终端(adb shell)上执行:

getprop | grep device

并寻找带有 ro.xx.device 这一行,里面的内容即为你的手机代号,例如:

# 手机代号为 thyme
[ro.product.device]: [thyme]

2. 获取设备架构

在安卓设备终端(adb shell)上执行:

uname -m

我的设备显示为 aarch64, 即可判断我的设备架构为 aarch64

3. 获取设备内核版本

在安卓设备终端(adb shell)上执行:

uname -r

输出内容的格式为:

  • [版本].[补丁版本].[子版本号]-[内核标识]-[提交记录]

例如我的设备显示为 4.19.157-Margatroid-gb1b98c3d4fd0

内核源码获取

内核源码的一般格式为 [android_]kernel_设备厂商_cpu/代号,例如,小米 10S(thyme)的代号为 thyme, CPU 型号为 sm8250,生产厂商为 xiaomi,则搜索格式应为下面几种:

kernel_xiaomi_thyme
kernel_xiaomi_sm8250
android_kernel_xiaomi_thyme
android_kernel_xiaomi_sm8250

以下是我收集的一些小米 10S(thyme)的源码仓库:

当然除此之外还有很多源码,但这些源码对于我来说是我前期学习的一个途径,因此在这里列出给大家。

途径具体介绍
各厂商开源小米内核开源
华为开源代码
去手机社区找源码XDA 论坛

获取编译工具链

强烈推荐您学习[内核向] 交叉编译器的选择以及[白话文版] ClangBuiltLinux Clang 的使用来学习工具链的配置。

同时可以配合 Neutron-Clang 的说明文档来进行编译参数配置。

目前比较推荐的几个预编译工具链如下:

工具名称简介
Neutron-Clang这是为内核开发构建的 LLVM 和 Clang 编译器工具链。构建始终是从最新的 LLVM 源代码而不是稳定版本构建的,因此无法保证完全的稳定性
阿菌•未霜 Clang/LLVM Toolchain with Binutils这是一个预构建的工具链,构建始终来自最新的 LLVM 和 Binutils 源而不是稳定版本,因此无法保证完全的稳定性。它是用 Full LTO、PGO 和 BOLT 构建的,以尽可能减少编译时间。
ClangBuiltLinux/tc-build类似前两个工具,但是这个工具需要自己在本地从 LLVM 的源码进行构建,但编译时间较长。

除此之外,一个比较保险的方法是从预编译内核机器的 /proc/config.gz 提取`,需要对应版本的交叉编译器以及 Clang,自行选择合适版本下载即可,通过这种方式编译出来的内核一般是不会存在错误的。

1. Neutron-Clang 使用介绍

这是为内核开发构建的 LLVM 和 Clang 编译器工具链。构建始终是从最新的 LLVM 源代码而不是稳定版本构建的,因此不能保证完全的稳定性。目前该编译链工具使用 AntMan 来同步工具,具体使用方法如下:

mkdir -p "$HOME/toolchains/neutron-clang"
cd "$HOME/toolchains/neutron-clang"
bash <(curl -s "https://raw.githubusercontent.com/Neutron-Toolchains/antman/main/antman") -S

一些更多的 AntMan 命令:

功能对应命令
同步最新的工具链构建./antman -S./antman -S=latest
同步特定的工具链版本./antman -S=<release tag>
检查更新./antman -U
检查更新和同步更新./antman -Uy
同步特定更新./antman -S=<release tag>
删除同步构建./antman -D
显示有关同步构建的信息./antman -I
同步特定的工具链版本./antman -S=<release tag>

如果需要更多细节介绍,请运行 ./antman --help 获取。

2. ClangBuiltLinux

如果您想要使用这个工具链的话,那么其中的编译工具则需要你自行编译,对应的编译脚本为 ClangBuiltLinux/tc-build

诚然,自行编译确实是一件造轮子且费时费力的方法,但是通过这种方式编译出来的工具是最适合您的系统的,不会发生其他的编译中的关于 glibc 等方面的错误。

3. 阿菌•未霜 Clang/LLVM Toolchain with Binutils

这是一个预构建的工具链,构建始终来自最新的 LLVM 和 Binutils 源而不是稳定版本,因此无法保证完全的稳定性。它是用 Full LTO、PGO 和 BOLT 构建的,以尽可能减少编译时间。

其编译链工具存储在:

  • GitHub:仅用于发布预构建的压缩文件(*.7z)
  • Gitea:仅用于存储预构建的二进制文件(Current AR Archive、ELF 64-bit LSB shared object 存储在 LFS)

编译脚本编写

内核编译流程其实只有两步:

  1. 生成对应设备的配置文件 make <theDefConfig>
  2. 开始编译内核 make

您可以直接执行这些指令进行编译(参数设置一定要正确),或参考我下面的编译流程:

1. 设置编译链环境

最简单的设置环境办法就是将编译链工具的路径添加到系统路径中,例如:

export PATH="<absolute/path/to/ur/toolchains>/bin:$PATH"
# 例如,您正在使用 neutron-clang
# export PATH="home/user/toolchains/neutron-clang/bin:$PATH"
# 其中的路径必须为绝对路径

如果您在使用 gcc,可能还需要将 gcc 工具链的路径加入到环境变量中。

2. 简易配置脚本

首先给出一个最基础的配置脚本:

#!/bin/bash
args="-j$(nproc --all) \
O=out \
ARCH=arm64 \
CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- \
CC=clang \
CROSS_COMPILE_COMPAT=arm-linux-gnueabi- "
make ${args} <config name>
make ${args}

该脚本是在使用上一节的三个工具时才可以正常使用的,如果您使用其他工具可以需要进行其他配置。

下面是一些参数对应的说明:

参数说明一般参数
CC指定使用的编译器,因为 make 默认使用 gcc,因此实际上只有你在使用 clang 进行编译的时候才会使用该参数clang
CROSS_COMPILE您的主要交叉编译链工具,如果你在使用谷歌的 gcc 4.9,请指定参数为 aarch64-linux-android-,32 位同理aarch64-linux-gnu-
CLANG_TRIPLE只在使用 clang 进行编译的时候才需要使用,用于指定当 clang 不生效时候使用的工具链,但在使用上一节我们提到的工具中基本不用设置该参数aarch64-linux-gnu-
CROSS_COMPILE_ARM32只在编译 32 位内核或者带 vdso 补丁的内核时需要指定该参数arm-linux-gnueabi-
CROSS_COMPILE_COMPAT类似于参数 CROSS_COMPILE_ARM32 ,但内核版本为 4.19 及更新版本应使用本参数而非 CROSS_COMPILE_ARM32arm-linux-gnueabi-

更多参数介绍可以参考一下 Neutron-Clang 的编译说明,里面对于一些参数的说明比较详细。

正常情况下,clang 是无法独立完成内核编译的,需要 gcc 的辅助。但使用上一节介绍的几种工具并不需要并不需要单独指定 gcc 来辅助编译。

3. 部分参考脚本

制作刷机包镜像

内核编译完成后的打包请参考文章[内核向] 论如何优雅的刷入内核,目前最流行的方法是使用 osm0sis/AnyKernel3 来完成整个内核的打包刷入工作。

如果您更喜欢自己动手,那么请参考文章内的其他方法。

值得注意的是,不同版本的内核编译出来的内容并不相同,因此需要区分他们之间的打包,详情请参考文章:关于 Image.xx-dtb 和 Image.xx + dtb 的区别

来自文章的评论区:_对应芯片组的。比如 865 只需要 kona-v2.1.dtb。如果弄不清楚,可以使用 cat 命令将多个 dtb 连接在一起,bootloader 会自动识别。

编译常见问题

本教程将基于小米 10S 的内核源码进行实例,其他型号的手机请自行寻找内核源码。具体内容可以参考我的内核编译项目

1. -Werror=implicit-int

/arch/arm64/kernel/smp.c:834:8: error: type defaults to ‘int’ in declaration of ‘in_long_press’ [-Werror=implicit-int]

您可以修改 extern in_long_pressextern int in_long_press;或者去除MakeFile 中对应错误限制

参考