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[platform/kernel/linux-rpi.git] / Documentation / admin-guide / quickly-build-trimmed-linux.rst
1 .. SPDX-License-Identifier: (GPL-2.0+ OR CC-BY-4.0)
2 .. [see the bottom of this file for redistribution information]
3
4 ===========================================
5 How to quickly build a trimmed Linux kernel
6 ===========================================
7
8 This guide explains how to swiftly build Linux kernels that are ideal for
9 testing purposes, but perfectly fine for day-to-day use, too.
10
11 The essence of the process (aka 'TL;DR')
12 ========================================
13
14 *[If you are new to compiling Linux, ignore this TLDR and head over to the next
15 section below: it contains a step-by-step guide, which is more detailed, but
16 still brief and easy to follow; that guide and its accompanying reference
17 section also mention alternatives, pitfalls, and additional aspects, all of
18 which might be relevant for you.]*
19
20 If your system uses techniques like Secure Boot, prepare it to permit starting
21 self-compiled Linux kernels; install compilers and everything else needed for
22 building Linux; make sure to have 12 Gigabyte free space in your home directory.
23 Now run the following commands to download fresh Linux mainline sources, which
24 you then use to configure, build and install your own kernel::
25
26     git clone --depth 1 -b master \
27       https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git ~/linux/
28     cd ~/linux/
29     # Hint: if you want to apply patches, do it at this point. See below for details.
30     # Hint: it's recommended to tag your build at this point. See below for details.
31     yes "" | make localmodconfig
32     # Hint: at this point you might want to adjust the build configuration; you'll
33     #   have to, if you are running Debian. See below for details.
34     make -j $(nproc --all)
35     # Note: on many commodity distributions the next command suffices, but on Arch
36     #   Linux, its derivatives, and some others it does not. See below for details.
37     command -v installkernel && sudo make modules_install install
38     reboot
39
40 If you later want to build a newer mainline snapshot, use these commands::
41
42     cd ~/linux/
43     git fetch --depth 1 origin
44     # Note: the next command will discard any changes you did to the code:
45     git checkout --force --detach origin/master
46     # Reminder: if you want to (re)apply patches, do it at this point.
47     # Reminder: you might want to add or modify a build tag at this point.
48     make olddefconfig
49     make -j $(nproc --all)
50     # Reminder: the next command on some distributions does not suffice.
51     command -v installkernel && sudo make modules_install install
52     reboot
53
54 Step-by-step guide
55 ==================
56
57 Compiling your own Linux kernel is easy in principle. There are various ways to
58 do it. Which of them actually work and is the best depends on the circumstances.
59
60 This guide describes a way perfectly suited for those who want to quickly
61 install Linux from sources without being bothered by complicated details; the
62 goal is to cover everything typically needed on mainstream Linux distributions
63 running on commodity PC or server hardware.
64
65 The described approach is great for testing purposes, for example to try a
66 proposed fix or to check if a problem was already fixed in the latest codebase.
67 Nonetheless, kernels built this way are also totally fine for day-to-day use
68 while at the same time being easy to keep up to date.
69
70 The following steps describe the important aspects of the process; a
71 comprehensive reference section later explains each of them in more detail. It
72 sometimes also describes alternative approaches, pitfalls, as well as errors
73 that might occur at a particular point -- and how to then get things rolling
74 again.
75
76 ..
77    Note: if you see this note, you are reading the text's source file. You
78    might want to switch to a rendered version, as it makes it a lot easier to
79    quickly look something up in the reference section and afterwards jump back
80    to where you left off. Find a the latest rendered version here:
81    https://docs.kernel.org/admin-guide/quickly-build-trimmed-linux.html
82
83 .. _backup_sbs:
84
85  * Create a fresh backup and put system repair and restore tools at hand, just
86    to be prepared for the unlikely case of something going sideways.
87
88    [:ref:`details<backup>`]
89
90 .. _secureboot_sbs:
91
92  * On platforms with 'Secure Boot' or similar techniques, prepare everything to
93    ensure the system will permit your self-compiled kernel to boot later. The
94    quickest and easiest way to achieve this on commodity x86 systems is to
95    disable such techniques in the BIOS setup utility; alternatively, remove
96    their restrictions through a process initiated by
97    ``mokutil --disable-validation``.
98
99    [:ref:`details<secureboot>`]
100
101 .. _buildrequires_sbs:
102
103  * Install all software required to build a Linux kernel. Often you will need:
104    'bc', 'binutils' ('ld' et al.), 'bison', 'flex', 'gcc', 'git', 'openssl',
105    'pahole', 'perl', and the development headers for 'libelf' and 'openssl'. The
106    reference section shows how to quickly install those on various popular Linux
107    distributions.
108
109    [:ref:`details<buildrequires>`]
110
111 .. _diskspace_sbs:
112
113  * Ensure to have enough free space for building and installing Linux. For the
114    latter 150 Megabyte in /lib/ and 100 in /boot/ are a safe bet. For storing
115    sources and build artifacts 12 Gigabyte in your home directory should
116    typically suffice. If you have less available, be sure to check the reference
117    section for the step that explains adjusting your kernels build
118    configuration: it mentions a trick that reduce the amount of required space
119    in /home/ to around 4 Gigabyte.
120
121    [:ref:`details<diskspace>`]
122
123 .. _sources_sbs:
124
125  * Retrieve the sources of the Linux version you intend to build; then change
126    into the directory holding them, as all further commands in this guide are
127    meant to be executed from there.
128
129    *[Note: the following paragraphs describe how to retrieve the sources by
130    partially cloning the Linux stable git repository. This is called a shallow
131    clone. The reference section explains two alternatives:* :ref:`packaged
132    archives<sources_archive>` *and* :ref:`a full git clone<sources_full>` *;
133    prefer the latter, if downloading a lot of data does not bother you, as that
134    will avoid some* :ref:`peculiar characteristics of shallow clones the
135    reference section explains<sources_shallow>` *.]*
136
137    First, execute the following command to retrieve a fresh mainline codebase::
138
139      git clone --no-checkout --depth 1 -b master \
140        https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git ~/linux/
141      cd ~/linux/
142
143    If you want to access recent mainline releases and pre-releases, deepen you
144    clone's history to the oldest mainline version you are interested in::
145
146      git fetch --shallow-exclude=v6.0 origin
147
148    In case you want to access a stable/longterm release (say v6.1.5), simply add
149    the branch holding that series; afterwards fetch the history at least up to
150    the mainline version that started the series (v6.1)::
151
152      git remote set-branches --add origin linux-6.1.y
153      git fetch --shallow-exclude=v6.0 origin
154
155    Now checkout the code you are interested in. If you just performed the
156    initial clone, you will be able to check out a fresh mainline codebase, which
157    is ideal for checking whether developers already fixed an issue::
158
159       git checkout --detach origin/master
160
161    If you deepened your clone, you instead of ``origin/master`` can specify the
162    version you deepened to (``v6.0`` above); later releases like ``v6.1`` and
163    pre-release like ``v6.2-rc1`` will work, too. Stable or longterm versions
164    like ``v6.1.5`` work just the same, if you added the appropriate
165    stable/longterm branch as described.
166
167    [:ref:`details<sources>`]
168
169 .. _patching_sbs:
170
171  * In case you want to apply a kernel patch, do so now. Often a command like
172    this will do the trick::
173
174      patch -p1 < ../proposed-fix.patch
175
176    If the ``-p1`` is actually needed, depends on how the patch was created; in
177    case it does not apply thus try without it.
178
179    If you cloned the sources with git and anything goes sideways, run ``git
180    reset --hard`` to undo any changes to the sources.
181
182    [:ref:`details<patching>`]
183
184 .. _tagging_sbs:
185
186  * If you patched your kernel or have one of the same version installed already,
187    better add a unique tag to the one you are about to build::
188
189      echo "-proposed_fix" > localversion
190
191    Running ``uname -r`` under your kernel later will then print something like
192    '6.1-rc4-proposed_fix'.
193
194    [:ref:`details<tagging>`]
195
196  .. _configuration_sbs:
197
198  * Create the build configuration for your kernel based on an existing
199    configuration.
200
201    If you already prepared such a '.config' file yourself, copy it to
202    ~/linux/ and run ``make olddefconfig``.
203
204    Use the same command, if your distribution or somebody else already tailored
205    your running kernel to your or your hardware's needs: the make target
206    'olddefconfig' will then try to use that kernel's .config as base.
207
208    Using this make target is fine for everybody else, too -- but you often can
209    save a lot of time by using this command instead::
210
211      yes "" | make localmodconfig
212
213    This will try to pick your distribution's kernel as base, but then disable
214    modules for any features apparently superfluous for your setup. This will
215    reduce the compile time enormously, especially if you are running an
216    universal kernel from a commodity Linux distribution.
217
218    There is a catch: 'localmodconfig' is likely to disable kernel features you
219    did not use since you booted your Linux -- like drivers for currently
220    disconnected peripherals or a virtualization software not haven't used yet.
221    You can reduce or nearly eliminate that risk with tricks the reference
222    section outlines; but when building a kernel just for quick testing purposes
223    it is often negligible if such features are missing. But you should keep that
224    aspect in mind when using a kernel built with this make target, as it might
225    be the reason why something you only use occasionally stopped working.
226
227    [:ref:`details<configuration>`]
228
229 .. _configmods_sbs:
230
231  * Check if you might want to or have to adjust some kernel configuration
232    options:
233
234   * Evaluate how you want to handle debug symbols. Enable them, if you later
235     might need to decode a stack trace found for example in a 'panic', 'Oops',
236     'warning', or 'BUG'; on the other hand disable them, if you are short on
237     storage space or prefer a smaller kernel binary. See the reference section
238     for details on how to do either. If neither applies, it will likely be fine
239     to simply not bother with this. [:ref:`details<configmods_debugsymbols>`]
240
241   * Are you running Debian? Then to avoid known problems by performing
242     additional adjustments explained in the reference section.
243     [:ref:`details<configmods_distros>`].
244
245   * If you want to influence the other aspects of the configuration, do so now
246     by using make targets like 'menuconfig' or 'xconfig'.
247     [:ref:`details<configmods_individual>`].
248
249 .. _build_sbs:
250
251  * Build the image and the modules of your kernel::
252
253      make -j $(nproc --all)
254
255    If you want your kernel packaged up as deb, rpm, or tar file, see the
256    reference section for alternatives.
257
258    [:ref:`details<build>`]
259
260 .. _install_sbs:
261
262  * Now install your kernel::
263
264      command -v installkernel && sudo make modules_install install
265
266    Often all left for you to do afterwards is a ``reboot``, as many commodity
267    Linux distributions will then create an initramfs (also known as initrd) and
268    an entry for your kernel in your bootloader's configuration; but on some
269    distributions you have to take care of these two steps manually for reasons
270    the reference section explains.
271
272    On a few distributions like Arch Linux and its derivatives the above command
273    does nothing at all; in that case you have to manually install your kernel,
274    as outlined in the reference section.
275
276    If you are running a immutable Linux distribution, check its documentation
277    and the web to find out how to install your own kernel there.
278
279    [:ref:`details<install>`]
280
281 .. _another_sbs:
282
283  * To later build another kernel you need similar steps, but sometimes slightly
284    different commands.
285
286    First, switch back into the sources tree::
287
288       cd ~/linux/
289
290    In case you want to build a version from a stable/longterm series you have
291    not used yet (say 6.2.y), tell git to track it::
292
293       git remote set-branches --add origin linux-6.2.y
294
295    Now fetch the latest upstream changes; you again need to specify the earliest
296    version you care about, as git otherwise might retrieve the entire commit
297    history::
298
299      git fetch --shallow-exclude=v6.0 origin
300
301    Now switch to the version you are interested in -- but be aware the command
302    used here will discard any modifications you performed, as they would
303    conflict with the sources you want to checkout::
304
305      git checkout --force --detach origin/master
306
307    At this point you might want to patch the sources again or set/modify a build
308    tag, as explained earlier. Afterwards adjust the build configuration to the
309    new codebase using olddefconfig, which will now adjust the configuration file
310    you prepared earlier using localmodconfig  (~/linux/.config) for your next
311    kernel::
312
313      # reminder: if you want to apply patches, do it at this point
314      # reminder: you might want to update your build tag at this point
315      make olddefconfig
316
317    Now build your kernel::
318
319      make -j $(nproc --all)
320
321    Afterwards install the kernel as outlined above::
322
323      command -v installkernel && sudo make modules_install install
324
325    [:ref:`details<another>`]
326
327 .. _uninstall_sbs:
328
329  * Your kernel is easy to remove later, as its parts are only stored in two
330    places and clearly identifiable by the kernel's release name. Just ensure to
331    not delete the kernel you are running, as that might render your system
332    unbootable.
333
334    Start by deleting the directory holding your kernel's modules, which is named
335    after its release name -- '6.0.1-foobar' in the following example::
336
337      sudo rm -rf /lib/modules/6.0.1-foobar
338
339    Now try the following command, which on some distributions will delete all
340    other kernel files installed while also removing the kernel's entry from the
341    bootloader configuration::
342
343      command -v kernel-install && sudo kernel-install -v remove 6.0.1-foobar
344
345    If that command does not output anything or fails, see the reference section;
346    do the same if any files named '*6.0.1-foobar*' remain in /boot/.
347
348    [:ref:`details<uninstall>`]
349
350 .. _submit_improvements:
351
352 Did you run into trouble following any of the above steps that is not cleared up
353 by the reference section below? Or do you have ideas how to improve the text?
354 Then please take a moment of your time and let the maintainer of this document
355 know by email (Thorsten Leemhuis <linux@leemhuis.info>), ideally while CCing the
356 Linux docs mailing list (linux-doc@vger.kernel.org). Such feedback is vital to
357 improve this document further, which is in everybody's interest, as it will
358 enable more people to master the task described here.
359
360 Reference section for the step-by-step guide
361 ============================================
362
363 This section holds additional information for each of the steps in the above
364 guide.
365
366 .. _backup:
367
368 Prepare for emergencies
369 -----------------------
370
371    *Create a fresh backup and put system repair and restore tools at hand*
372    [:ref:`... <backup_sbs>`]
373
374 Remember, you are dealing with computers, which sometimes do unexpected things
375 -- especially if you fiddle with crucial parts like the kernel of an operating
376 system. That's what you are about to do in this process. Hence, better prepare
377 for something going sideways, even if that should not happen.
378
379 [:ref:`back to step-by-step guide <backup_sbs>`]
380
381 .. _secureboot:
382
383 Dealing with techniques like Secure Boot
384 ----------------------------------------
385
386    *On platforms with 'Secure Boot' or similar techniques, prepare everything to
387    ensure the system will permit your self-compiled kernel to boot later.*
388    [:ref:`... <secureboot_sbs>`]
389
390 Many modern systems allow only certain operating systems to start; they thus by
391 default will reject booting self-compiled kernels.
392
393 You ideally deal with this by making your platform trust your self-built kernels
394 with the help of a certificate and signing. How to do that is not described
395 here, as it requires various steps that would take the text too far away from
396 its purpose; 'Documentation/admin-guide/module-signing.rst' and various web
397 sides already explain this in more detail.
398
399 Temporarily disabling solutions like Secure Boot is another way to make your own
400 Linux boot. On commodity x86 systems it is possible to do this in the BIOS Setup
401 utility; the steps to do so are not described here, as they greatly vary between
402 machines.
403
404 On mainstream x86 Linux distributions there is a third and universal option:
405 disable all Secure Boot restrictions for your Linux environment. You can
406 initiate this process by running ``mokutil --disable-validation``; this will
407 tell you to create a one-time password, which is safe to write down. Now
408 restart; right after your BIOS performed all self-tests the bootloader Shim will
409 show a blue box with a message 'Press any key to perform MOK management'. Hit
410 some key before the countdown exposes. This will open a menu and choose 'Change
411 Secure Boot state' there. Shim's 'MokManager' will now ask you to enter three
412 randomly chosen characters from the one-time password specified earlier. Once
413 you provided them, confirm that you really want to disable the validation.
414 Afterwards, permit MokManager to reboot the machine.
415
416 [:ref:`back to step-by-step guide <secureboot_sbs>`]
417
418 .. _buildrequires:
419
420 Install build requirements
421 --------------------------
422
423    *Install all software required to build a Linux kernel.*
424    [:ref:`...<buildrequires_sbs>`]
425
426 The kernel is pretty stand-alone, but besides tools like the compiler you will
427 sometimes need a few libraries to build one. How to install everything needed
428 depends on your Linux distribution and the configuration of the kernel you are
429 about to build.
430
431 Here are a few examples what you typically need on some mainstream
432 distributions:
433
434  * Debian, Ubuntu, and derivatives::
435
436      sudo apt install bc binutils bison dwarves flex gcc git make openssl \
437        pahole perl-base libssl-dev libelf-dev
438
439  * Fedora and derivatives::
440
441      sudo dnf install binutils /usr/include/{libelf.h,openssl/pkcs7.h} \
442        /usr/bin/{bc,bison,flex,gcc,git,openssl,make,perl,pahole}
443
444  * openSUSE and derivatives::
445
446      sudo zypper install bc binutils bison dwarves flex gcc git make perl-base \
447        openssl openssl-devel libelf-dev
448
449 In case you wonder why these lists include openssl and its development headers:
450 they are needed for the Secure Boot support, which many distributions enable in
451 their kernel configuration for x86 machines.
452
453 Sometimes you will need tools for compression formats like bzip2, gzip, lz4,
454 lzma, lzo, xz, or zstd as well.
455
456 You might need additional libraries and their development headers in case you
457 perform tasks not covered in this guide. For example, zlib will be needed when
458 building kernel tools from the tools/ directory; adjusting the build
459 configuration with make targets like 'menuconfig' or 'xconfig' will require
460 development headers for ncurses or Qt5.
461
462 [:ref:`back to step-by-step guide <buildrequires_sbs>`]
463
464 .. _diskspace:
465
466 Space requirements
467 ------------------
468
469    *Ensure to have enough free space for building and installing Linux.*
470    [:ref:`... <diskspace_sbs>`]
471
472 The numbers mentioned are rough estimates with a big extra charge to be on the
473 safe side, so often you will need less.
474
475 If you have space constraints, remember to read the reference section when you
476 reach the :ref:`section about configuration adjustments' <configmods>`, as
477 ensuring debug symbols are disabled will reduce the consumed disk space by quite
478 a few gigabytes.
479
480 [:ref:`back to step-by-step guide <diskspace_sbs>`]
481
482
483 .. _sources:
484
485 Download the sources
486 --------------------
487
488   *Retrieve the sources of the Linux version you intend to build.*
489   [:ref:`...<sources_sbs>`]
490
491 The step-by-step guide outlines how to retrieve Linux' sources using a shallow
492 git clone. There is :ref:`more to tell about this method<sources_shallow>` and
493 two alternate ways worth describing: :ref:`packaged archives<sources_archive>`
494 and :ref:`a full git clone<sources_full>`. And the aspects ':ref:`wouldn't it
495 be wiser to use a proper pre-release than the latest mainline code
496 <sources_snapshot>`' and ':ref:`how to get an even fresher mainline codebase
497 <sources_fresher>`' need elaboration, too.
498
499 Note, to keep things simple the commands used in this guide store the build
500 artifacts in the source tree. If you prefer to separate them, simply add
501 something like ``O=~/linux-builddir/`` to all make calls; also adjust the path
502 in all commands that add files or modify any generated (like your '.config').
503
504 [:ref:`back to step-by-step guide <sources_sbs>`]
505
506 .. _sources_shallow:
507
508 Noteworthy characteristics of shallow clones
509 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
510
511 The step-by-step guide uses a shallow clone, as it is the best solution for most
512 of this document's target audience. There are a few aspects of this approach
513 worth mentioning:
514
515  * This document in most places uses ``git fetch`` with ``--shallow-exclude=``
516    to specify the earliest version you care about (or to be precise: its git
517    tag). You alternatively can use the parameter ``--shallow-since=`` to specify
518    an absolute (say ``'2023-07-15'``) or relative (``'12 months'``) date to
519    define the depth of the history you want to download. As a second
520    alternative, you can also specify a certain depth explicitly with a parameter
521    like ``--depth=1``, unless you add branches for stable/longterm kernels.
522
523  * When running ``git fetch``, remember to always specify the oldest version,
524    the time you care about, or an explicit depth as shown in the step-by-step
525    guide. Otherwise you will risk downloading nearly the entire git history,
526    which will consume quite a bit of time and bandwidth while also stressing the
527    servers.
528
529    Note, you do not have to use the same version or date all the time. But when
530    you change it over time, git will deepen or flatten the history to the
531    specified point. That allows you to retrieve versions you initially thought
532    you did not need -- or it will discard the sources of older versions, for
533    example in case you want to free up some disk space. The latter will happen
534    automatically when using ``--shallow-since=`` or
535    ``--depth=``.
536
537  * Be warned, when deepening your clone you might encounter an error like
538    'fatal: error in object: unshallow cafecaca0c0dacafecaca0c0dacafecaca0c0da'.
539    In that case run ``git repack -d`` and try again``
540
541  * In case you want to revert changes from a certain version (say Linux 6.3) or
542    perform a bisection (v6.2..v6.3), better tell ``git fetch`` to retrieve
543    objects up to three versions earlier (e.g. 6.0): ``git describe`` will then
544    be able to describe most commits just like it would in a full git clone.
545
546 [:ref:`back to step-by-step guide <sources_sbs>`] [:ref:`back to section intro <sources>`]
547
548 .. _sources_archive:
549
550 Downloading the sources using a packages archive
551 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
552
553 People new to compiling Linux often assume downloading an archive via the
554 front-page of https://kernel.org is the best approach to retrieve Linux'
555 sources. It actually can be, if you are certain to build just one particular
556 kernel version without changing any code. Thing is: you might be sure this will
557 be the case, but in practice it often will turn out to be a wrong assumption.
558
559 That's because when reporting or debugging an issue developers will often ask to
560 give another version a try. They also might suggest temporarily undoing a commit
561 with ``git revert`` or might provide various patches to try. Sometimes reporters
562 will also be asked to use ``git bisect`` to find the change causing a problem.
563 These things rely on git or are a lot easier and quicker to handle with it.
564
565 A shallow clone also does not add any significant overhead. For example, when
566 you use ``git clone --depth=1`` to create a shallow clone of the latest mainline
567 codebase git will only retrieve a little more data than downloading the latest
568 mainline pre-release (aka 'rc') via the front-page of kernel.org would.
569
570 A shallow clone therefore is often the better choice. If you nevertheless want
571 to use a packaged source archive, download one via kernel.org; afterwards
572 extract its content to some directory and change to the subdirectory created
573 during extraction. The rest of the step-by-step guide will work just fine, apart
574 from things that rely on git -- but this mainly concerns the section on
575 successive builds of other versions.
576
577 [:ref:`back to step-by-step guide <sources_sbs>`] [:ref:`back to section intro <sources>`]
578
579 .. _sources_full:
580
581 Downloading the sources using a full git clone
582 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
583
584 If downloading and storing a lot of data (~4,4 Gigabyte as of early 2023) is
585 nothing that bothers you, instead of a shallow clone perform a full git clone
586 instead. You then will avoid the specialties mentioned above and will have all
587 versions and individual commits at hand at any time::
588
589     curl -L \
590       https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git/clone.bundle \
591       -o linux-stable.git.bundle
592     git clone linux-stable.git.bundle ~/linux/
593     rm linux-stable.git.bundle
594     cd ~/linux/
595     git remote set-url origin \
596       https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git
597     git fetch origin
598     git checkout --detach origin/master
599
600 [:ref:`back to step-by-step guide <sources_sbs>`] [:ref:`back to section intro <sources>`]
601
602 .. _sources_snapshot:
603
604 Proper pre-releases (RCs) vs. latest mainline
605 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
606
607 When cloning the sources using git and checking out origin/master, you often
608 will retrieve a codebase that is somewhere between the latest and the next
609 release or pre-release. This almost always is the code you want when giving
610 mainline a shot: pre-releases like v6.1-rc5 are in no way special, as they do
611 not get any significant extra testing before being published.
612
613 There is one exception: you might want to stick to the latest mainline release
614 (say v6.1) before its successor's first pre-release (v6.2-rc1) is out. That is
615 because compiler errors and other problems are more likely to occur during this
616 time, as mainline then is in its 'merge window': a usually two week long phase,
617 in which the bulk of the changes for the next release is merged.
618
619 [:ref:`back to step-by-step guide <sources_sbs>`] [:ref:`back to section intro <sources>`]
620
621 .. _sources_fresher:
622
623 Avoiding the mainline lag
624 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
625
626 The explanations for both the shallow clone and the full clone both retrieve the
627 code from the Linux stable git repository. That makes things simpler for this
628 document's audience, as it allows easy access to both mainline and
629 stable/longterm releases. This approach has just one downside:
630
631 Changes merged into the mainline repository are only synced to the master branch
632 of the Linux stable repository  every few hours. This lag most of the time is
633 not something to worry about; but in case you really need the latest code, just
634 add the mainline repo as additional remote and checkout the code from there::
635
636     git remote add mainline \
637       https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git
638     git fetch mainline
639     git checkout --detach mainline/master
640
641 When doing this with a shallow clone, remember to call ``git fetch`` with one
642 of the parameters described earlier to limit the depth.
643
644 [:ref:`back to step-by-step guide <sources_sbs>`] [:ref:`back to section intro <sources>`]
645
646 .. _patching:
647
648 Patch the sources (optional)
649 ----------------------------
650
651   *In case you want to apply a kernel patch, do so now.*
652   [:ref:`...<patching_sbs>`]
653
654 This is the point where you might want to patch your kernel -- for example when
655 a developer proposed a fix and asked you to check if it helps. The step-by-step
656 guide already explains everything crucial here.
657
658 [:ref:`back to step-by-step guide <patching_sbs>`]
659
660 .. _tagging:
661
662 Tagging this kernel build (optional, often wise)
663 ------------------------------------------------
664
665   *If you patched your kernel or already have that kernel version installed,
666   better tag your kernel by extending its release name:*
667   [:ref:`...<tagging_sbs>`]
668
669 Tagging your kernel will help avoid confusion later, especially when you patched
670 your kernel. Adding an individual tag will also ensure the kernel's image and
671 its modules are installed in parallel to any existing kernels.
672
673 There are various ways to add such a tag. The step-by-step guide realizes one by
674 creating a 'localversion' file in your build directory from which the kernel
675 build scripts will automatically pick up the tag. You can later change that file
676 to use a different tag in subsequent builds or simply remove that file to dump
677 the tag.
678
679 [:ref:`back to step-by-step guide <tagging_sbs>`]
680
681 .. _configuration:
682
683 Define the build configuration for your kernel
684 ----------------------------------------------
685
686   *Create the build configuration for your kernel based on an existing
687   configuration.* [:ref:`... <configuration_sbs>`]
688
689 There are various aspects for this steps that require a more careful
690 explanation:
691
692 Pitfalls when using another configuration file as base
693 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
694
695 Make targets like localmodconfig and olddefconfig share a few common snares you
696 want to be aware of:
697
698  * These targets will reuse a kernel build configuration in your build directory
699    (e.g. '~/linux/.config'), if one exists. In case you want to start from
700    scratch you thus need to delete it.
701
702  * The make targets try to find the configuration for your running kernel
703    automatically, but might choose poorly. A line like '# using defaults found
704    in /boot/config-6.0.7-250.fc36.x86_64' or 'using config:
705    '/boot/config-6.0.7-250.fc36.x86_64' tells you which file they picked. If
706    that is not the intended one, simply store it as '~/linux/.config'
707    before using these make targets.
708
709  * Unexpected things might happen if you try to use a config file prepared for
710    one kernel (say v6.0) on an older generation (say v5.15). In that case you
711    might want to use a configuration as base which your distribution utilized
712    when they used that or an slightly older kernel version.
713
714 Influencing the configuration
715 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
716
717 The make target olddefconfig and the ``yes "" |`` used when utilizing
718 localmodconfig will set any undefined build options to their default value. This
719 among others will disable many kernel features that were introduced after your
720 base kernel was released.
721
722 If you want to set these configurations options manually, use ``oldconfig``
723 instead of ``olddefconfig`` or omit the ``yes "" |`` when utilizing
724 localmodconfig. Then for each undefined configuration option you will be asked
725 how to proceed. In case you are unsure what to answer, simply hit 'enter' to
726 apply the default value.
727
728 Big pitfall when using localmodconfig
729 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
730
731 As explained briefly in the step-by-step guide already: with localmodconfig it
732 can easily happen that your self-built kernel will lack modules for tasks you
733 did not perform before utilizing this make target. That's because those tasks
734 require kernel modules that are normally autoloaded when you perform that task
735 for the first time; if you didn't perform that task at least once before using
736 localmodonfig, the latter will thus assume these modules are superfluous and
737 disable them.
738
739 You can try to avoid this by performing typical tasks that often will autoload
740 additional kernel modules: start a VM, establish VPN connections, loop-mount a
741 CD/DVD ISO, mount network shares (CIFS, NFS, ...), and connect all external
742 devices (2FA keys, headsets, webcams, ...) as well as storage devices with file
743 systems you otherwise do not utilize (btrfs, ext4, FAT, NTFS, XFS, ...). But it
744 is hard to think of everything that might be needed -- even kernel developers
745 often forget one thing or another at this point.
746
747 Do not let that risk bother you, especially when compiling a kernel only for
748 testing purposes: everything typically crucial will be there. And if you forget
749 something important you can turn on a missing feature later and quickly run the
750 commands to compile and install a better kernel.
751
752 But if you plan to build and use self-built kernels regularly, you might want to
753 reduce the risk by recording which modules your system loads over the course of
754 a few weeks. You can automate this with `modprobed-db
755 <https://github.com/graysky2/modprobed-db>`_. Afterwards use ``LSMOD=<path>`` to
756 point localmodconfig to the list of modules modprobed-db noticed being used::
757
758     yes "" | make LSMOD="${HOME}"/.config/modprobed.db localmodconfig
759
760 Remote building with localmodconfig
761 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
762
763 If you want to use localmodconfig to build a kernel for another machine, run
764 ``lsmod > lsmod_foo-machine`` on it and transfer that file to your build host.
765 Now point the build scripts to the file like this: ``yes "" | make
766 LSMOD=~/lsmod_foo-machine localmodconfig``. Note, in this case
767 you likely want to copy a base kernel configuration from the other machine over
768 as well and place it as .config in your build directory.
769
770 [:ref:`back to step-by-step guide <configuration_sbs>`]
771
772 .. _configmods:
773
774 Adjust build configuration
775 --------------------------
776
777    *Check if you might want to or have to adjust some kernel configuration
778    options:*
779
780 Depending on your needs you at this point might want or have to adjust some
781 kernel configuration options.
782
783 .. _configmods_debugsymbols:
784
785 Debug symbols
786 ~~~~~~~~~~~~~
787
788    *Evaluate how you want to handle debug symbols.*
789    [:ref:`...<configmods_sbs>`]
790
791 Most users do not need to care about this, it's often fine to leave everything
792 as it is; but you should take a closer look at this, if you might need to decode
793 a stack trace or want to reduce space consumption.
794
795 Having debug symbols available can be important when your kernel throws a
796 'panic', 'Oops', 'warning', or 'BUG' later when running, as then you will be
797 able to find the exact place where the problem occurred in the code. But
798 collecting and embedding the needed debug information takes time and consumes
799 quite a bit of space: in late 2022 the build artifacts for a typical x86 kernel
800 configured with localmodconfig consumed around 5 Gigabyte of space with debug
801 symbols, but less than 1 when they were disabled. The resulting kernel image and
802 the modules are bigger as well, which increases load times.
803
804 Hence, if you want a small kernel and are unlikely to decode a stack trace
805 later, you might want to disable debug symbols to avoid above downsides::
806
807     ./scripts/config --file .config -d DEBUG_INFO \
808       -d DEBUG_INFO_DWARF_TOOLCHAIN_DEFAULT -d DEBUG_INFO_DWARF4 \
809       -d DEBUG_INFO_DWARF5 -e CONFIG_DEBUG_INFO_NONE
810     make olddefconfig
811
812 You on the other hand definitely want to enable them, if there is a decent
813 chance that you need to decode a stack trace later (as explained by 'Decode
814 failure messages' in Documentation/admin-guide/tainted-kernels.rst in more
815 detail)::
816
817     ./scripts/config --file .config -d DEBUG_INFO_NONE -e DEBUG_KERNEL
818       -e DEBUG_INFO -e DEBUG_INFO_DWARF_TOOLCHAIN_DEFAULT -e KALLSYMS -e KALLSYMS_ALL
819     make olddefconfig
820
821 Note, many mainstream distributions enable debug symbols in their kernel
822 configurations -- make targets like localmodconfig and olddefconfig thus will
823 often pick that setting up.
824
825 [:ref:`back to step-by-step guide <configmods_sbs>`]
826
827 .. _configmods_distros:
828
829 Distro specific adjustments
830 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
831
832    *Are you running* [:ref:`... <configmods_sbs>`]
833
834 The following sections help you to avoid build problems that are known to occur
835 when following this guide on a few commodity distributions.
836
837 **Debian:**
838
839  * Remove a stale reference to a certificate file that would cause your build to
840    fail::
841
842     ./scripts/config --file .config --set-str SYSTEM_TRUSTED_KEYS ''
843
844    Alternatively, download the needed certificate and make that configuration
845    option point to it, as `the Debian handbook explains in more detail
846    <https://debian-handbook.info/browse/stable/sect.kernel-compilation.html>`_
847    -- or generate your own, as explained in
848    Documentation/admin-guide/module-signing.rst.
849
850 [:ref:`back to step-by-step guide <configmods_sbs>`]
851
852 .. _configmods_individual:
853
854 Individual adjustments
855 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
856
857    *If you want to influence the other aspects of the configuration, do so
858    now* [:ref:`... <configmods_sbs>`]
859
860 You at this point can use a command like ``make menuconfig`` to enable or
861 disable certain features using a text-based user interface; to use a graphical
862 configuration utilize, use the make target ``xconfig`` or ``gconfig`` instead.
863 All of them require development libraries from toolkits they are based on
864 (ncurses, Qt5, Gtk2); an error message will tell you if something required is
865 missing.
866
867 [:ref:`back to step-by-step guide <configmods_sbs>`]
868
869 .. _build:
870
871 Build your kernel
872 -----------------
873
874   *Build the image and the modules of your kernel* [:ref:`... <build_sbs>`]
875
876 A lot can go wrong at this stage, but the instructions below will help you help
877 yourself. Another subsection explains how to directly package your kernel up as
878 deb, rpm or tar file.
879
880 Dealing with build errors
881 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
882
883 When a build error occurs, it might be caused by some aspect of your machine's
884 setup that often can be fixed quickly; other times though the problem lies in
885 the code and can only be fixed by a developer. A close examination of the
886 failure messages coupled with some research on the internet will often tell you
887 which of the two it is. To perform such a investigation, restart the build
888 process like this::
889
890     make V=1
891
892 The ``V=1`` activates verbose output, which might be needed to see the actual
893 error. To make it easier to spot, this command also omits the ``-j $(nproc
894 --all)`` used earlier to utilize every CPU core in the system for the job -- but
895 this parallelism also results in some clutter when failures occur.
896
897 After a few seconds the build process should run into the error again. Now try
898 to find the most crucial line describing the problem. Then search the internet
899 for the most important and non-generic section of that line (say 4 to 8 words);
900 avoid or remove anything that looks remotely system-specific, like your username
901 or local path names like ``/home/username/linux/``. First try your regular
902 internet search engine with that string, afterwards search Linux kernel mailing
903 lists via `lore.kernel.org/all/ <https://lore.kernel.org/all/>`_.
904
905 This most of the time will find something that will explain what is wrong; quite
906 often one of the hits will provide a solution for your problem, too. If you
907 do not find anything that matches your problem, try again from a different angle
908 by modifying your search terms or using another line from the error messages.
909
910 In the end, most trouble you are to run into has likely been encountered and
911 reported by others already. That includes issues where the cause is not your
912 system, but lies the code. If you run into one of those, you might thus find a
913 solution (e.g. a patch) or workaround for your problem, too.
914
915 Package your kernel up
916 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
917
918 The step-by-step guide uses the default make targets (e.g. 'bzImage' and
919 'modules' on x86) to build the image and the modules of your kernel, which later
920 steps of the guide then install. You instead can also directly build everything
921 and directly package it up by using one of the following targets:
922
923  * ``make -j $(nproc --all) bindeb-pkg`` to generate a deb package
924
925  * ``make -j $(nproc --all) binrpm-pkg`` to generate a rpm package
926
927  * ``make -j $(nproc --all) tarbz2-pkg`` to generate a bz2 compressed tarball
928
929 This is just a selection of available make targets for this purpose, see
930 ``make help`` for others. You can also use these targets after running
931 ``make -j $(nproc --all)``, as they will pick up everything already built.
932
933 If you employ the targets to generate deb or rpm packages, ignore the
934 step-by-step guide's instructions on installing and removing your kernel;
935 instead install and remove the packages using the package utility for the format
936 (e.g. dpkg and rpm) or a package management utility build on top of them (apt,
937 aptitude, dnf/yum, zypper, ...). Be aware that the packages generated using
938 these two make targets are designed to work on various distributions utilizing
939 those formats, they thus will sometimes behave differently than your
940 distribution's kernel packages.
941
942 [:ref:`back to step-by-step guide <build_sbs>`]
943
944 .. _install:
945
946 Install your kernel
947 -------------------
948
949   *Now install your kernel* [:ref:`... <install_sbs>`]
950
951 What you need to do after executing the command in the step-by-step guide
952 depends on the existence and the implementation of an ``installkernel``
953 executable. Many commodity Linux distributions ship such a kernel installer in
954 ``/sbin/`` that does everything needed, hence there is nothing left for you
955 except rebooting. But some distributions contain an installkernel that does
956 only part of the job -- and a few lack it completely and leave all the work to
957 you.
958
959 If ``installkernel`` is found, the kernel's build system will delegate the
960 actual installation of your kernel's image and related files to this executable.
961 On almost all Linux distributions it will store the image as '/boot/vmlinuz-
962 <your kernel's release name>' and put a 'System.map-<your kernel's release
963 name>' alongside it. Your kernel will thus be installed in parallel to any
964 existing ones, unless you already have one with exactly the same release name.
965
966 Installkernel on many distributions will afterwards generate an 'initramfs'
967 (often also called 'initrd'), which commodity distributions rely on for booting;
968 hence be sure to keep the order of the two make targets used in the step-by-step
969 guide, as things will go sideways if you install your kernel's image before its
970 modules. Often installkernel will then add your kernel to the bootloader
971 configuration, too. You have to take care of one or both of these tasks
972 yourself, if your distributions installkernel doesn't handle them.
973
974 A few distributions like Arch Linux and its derivatives totally lack an
975 installkernel executable. On those just install the modules using the kernel's
976 build system and then install the image and the System.map file manually::
977
978      sudo make modules_install
979      sudo install -m 0600 $(make -s image_name) /boot/vmlinuz-$(make -s kernelrelease)
980      sudo install -m 0600 System.map /boot/System.map-$(make -s kernelrelease)
981
982 If your distribution boots with the help of an initramfs, now generate one for
983 your kernel using the tools your distribution provides for this process.
984 Afterwards add your kernel to your bootloader configuration and reboot.
985
986 [:ref:`back to step-by-step guide <install_sbs>`]
987
988 .. _another:
989
990 Another round later
991 -------------------
992
993   *To later build another kernel you need similar, but sometimes slightly
994   different commands* [:ref:`... <another_sbs>`]
995
996 The process to build later kernels is similar, but at some points slightly
997 different. You for example do not want to use 'localmodconfig' for succeeding
998 kernel builds, as you already created a trimmed down configuration you want to
999 use from now on. Hence instead just use ``oldconfig`` or ``olddefconfig`` to
1000 adjust your build configurations to the needs of the kernel version you are
1001 about to build.
1002
1003 If you created a shallow-clone with git, remember what the :ref:`section that
1004 explained the setup described in more detail <sources>`: you need to use a
1005 slightly different ``git fetch`` command and when switching to another series
1006 need to add an additional remote branch.
1007
1008 [:ref:`back to step-by-step guide <another_sbs>`]
1009
1010 .. _uninstall:
1011
1012 Uninstall the kernel later
1013 --------------------------
1014
1015   *All parts of your installed kernel are identifiable by its release name and
1016   thus easy to remove later.* [:ref:`... <uninstall_sbs>`]
1017
1018 Do not worry installing your kernel manually and thus bypassing your
1019 distribution's packaging system will totally mess up your machine: all parts of
1020 your kernel are easy to remove later, as files are stored in two places only and
1021 normally identifiable by the kernel's release name.
1022
1023 One of the two places is a directory in /lib/modules/, which holds the modules
1024 for each installed kernel. This directory is named after the kernel's release
1025 name; hence, to remove all modules for one of your kernels, simply remove its
1026 modules directory in /lib/modules/.
1027
1028 The other place is /boot/, where typically one to five files will be placed
1029 during installation of a kernel. All of them usually contain the release name in
1030 their file name, but how many files and their name depends somewhat on your
1031 distribution's installkernel executable (:ref:`see above <install>`) and its
1032 initramfs generator. On some distributions the ``kernel-install`` command
1033 mentioned in the step-by-step guide will remove all of these files for you --
1034 and the entry for your kernel in the bootloader configuration at the same time,
1035 too. On others you have to take care of these steps yourself. The following
1036 command should interactively remove the two main files of a kernel with the
1037 release name '6.0.1-foobar'::
1038
1039     rm -i /boot/{System.map,vmlinuz}-6.0.1-foobar
1040
1041 Now remove the belonging initramfs, which often will be called something like
1042 ``/boot/initramfs-6.0.1-foobar.img`` or ``/boot/initrd.img-6.0.1-foobar``.
1043 Afterwards check for other files in /boot/ that have '6.0.1-foobar' in their
1044 name and delete them as well. Now remove the kernel from your bootloader's
1045 configuration.
1046
1047 Note, be very careful with wildcards like '*' when deleting files or directories
1048 for kernels manually: you might accidentally remove files of a 6.0.11 kernel
1049 when all you want is to remove 6.0 or 6.0.1.
1050
1051 [:ref:`back to step-by-step guide <uninstall_sbs>`]
1052
1053 .. _faq:
1054
1055 FAQ
1056 ===
1057
1058 Why does this 'how-to' not work on my system?
1059 ---------------------------------------------
1060
1061 As initially stated, this guide is 'designed to cover everything typically
1062 needed [to build a kernel] on mainstream Linux distributions running on
1063 commodity PC or server hardware'. The outlined approach despite this should work
1064 on many other setups as well. But trying to cover every possible use-case in one
1065 guide would defeat its purpose, as without such a focus you would need dozens or
1066 hundreds of constructs along the lines of 'in case you are having <insert
1067 machine or distro>, you at this point have to do <this and that>
1068 <instead|additionally>'. Each of which would make the text longer, more
1069 complicated, and harder to follow.
1070
1071 That being said: this of course is a balancing act. Hence, if you think an
1072 additional use-case is worth describing, suggest it to the maintainers of this
1073 document, as :ref:`described above <submit_improvements>`.
1074
1075
1076 ..
1077    end-of-content
1078 ..
1079    This document is maintained by Thorsten Leemhuis <linux@leemhuis.info>. If
1080    you spot a typo or small mistake, feel free to let him know directly and
1081    he'll fix it. You are free to do the same in a mostly informal way if you
1082    want to contribute changes to the text -- but for copyright reasons please CC
1083    linux-doc@vger.kernel.org and 'sign-off' your contribution as
1084    Documentation/process/submitting-patches.rst explains in the section 'Sign
1085    your work - the Developer's Certificate of Origin'.
1086 ..
1087    This text is available under GPL-2.0+ or CC-BY-4.0, as stated at the top
1088    of the file. If you want to distribute this text under CC-BY-4.0 only,
1089    please use 'The Linux kernel development community' for author attribution
1090    and link this as source:
1091    https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/plain/Documentation/admin-guide/quickly-build-trimmed-linux.rst
1092 ..
1093    Note: Only the content of this RST file as found in the Linux kernel sources
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