Ubuntu24.04交叉编译实时内核为树莓派5安装preempt_rt补丁

1. 交叉编译流程

环境准备

本文所使用的环境为Ubuntu 24.04，CPU结构为AMD64，而树莓派5的CPU结构为ARM64，因此需要安装交叉编译工具链。

1. 安装交叉编译工具链

   sudo apt update
   sudo apt install crossbuild-essential-arm64
   sudo apt install bison flex libssl-dev bc libncurses-dev

2. 下载内核源码和补丁

   git clone --depth=1 --branch=rpi-6.6.y  https://github.com/raspberrypi/linux.git

   补丁地址： https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt/

   cd linux
   xz -d ../patch-6.6.76-rt49.patch.xz
   # 打补丁
   patch -p1 < ../patch-6.6.76-rt49.patch

配置内核

默认情况下，树莓派5使用的内核配置文件为 bcm2712_defconfig。我们将使用该配置文件作为基础进行编译。

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- bcm2712_defconfig

启用 PREEMPT_RT 支持

运行以下命令进入内核配置菜单：

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- menuconfig

在菜单中，确保以下选项已启用：

1. 进入 General setup：
   • 选择 Preemption Model：
     • 选择 Fully Preemptible Kernel (Real-Time)。
2. 保存并退出。

编译内核镜像和设备树

运行以下命令开始编译:

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- -j$(nproc)

• ARCH=arm64：指定目标架构为 ARM 64 位。
• CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-：指定交叉编译工具链。
• -j$(nproc)：使用所有可用的 CPU 核心加速编译。

编译内核模块

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- modules -j$(nproc)

准备安装文件

编译完成后，生成的文件位于以下目录：

• 内核镜像：arch/arm64/boot/Image
• 设备树文件（DTB）：arch/arm64/boot/dts/broadcom/
• 模块文件：modules 目录

将这些文件打包，方便传输到树莓派

cd ..
mkdir kernel-build
cd linux
cp arch/arm64/boot/Image ../kernel-build/
cp arch/arm64/boot/dts/broadcom/*.dtb ../kernel-build/
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- modules_install INSTALL_MOD_PATH=../kernel-build/

cd ..
tar -czvf kernel-build.tar.gz kernel-build/

传输文件到树莓派

将打包的文件传输到树莓派。你可以使用 scp 或 USB 驱动器

scp kernel-build.tar.gz pi@<树莓派IP地址>:/home/pi/
tar -zxvf linux.tar.gz

安装内核镜像和设备树

将内核镜像和设备树文件复制到 /system-boot 目录（需要拔下SD卡，在另一台电脑上操作）

sudo cp kernel-build/Image /boot/kernel6.6.77-rt49-v8-16k+.img
sudo cp kernel-build/*.dtb /boot/

安装内核模块

sudo cp -r kernel-build/lib/modules/6.6.77-rt49-v8-16k+ /lib/modules/

更新 initramfs

生成 initramfs 文件：

sudo mkinitramfs -o /boot/initrd.img-6.6.77-rt49-v8-16k+

更新引导配置

编辑 /system-boot/config.txt 文件，确保引导配置正确：

把内核镜像移动到system-boot文件夹

kernel=kernel6.6.77-rt49-v8-16k+.img
initramfs initrd.img-6.6.77-rt49-v8-16k+ followkernel

sudo boot

测试

sudo apt-get install rt-tests 
cyclictest -t 5 -p 80 -i 1000

2. 清除编译失败的内核

如果你在编译内核时失败，并且希望清除编译过程中生成的文件，可以按照以下步骤操作。这些步骤将帮助你清理编译失败的内核，恢复到源码的初始状态。

清理编译生成的文件

在内核源码目录中，运行以下命令来清理编译生成的文件：

make clean

这将删除大多数编译生成的文件，例如目标文件（.o）、内核镜像（vmlinux）等，但会保留配置文件（.config）和一些其他生成的文件。

完全清理（包括配置文件）

如果你想彻底清理，包括删除配置文件和其他生成的文件，可以使用：

make mrproper

这将删除以下内容：

• 所有编译生成的文件
• 配置文件（.config）
• 备份文件（*.orig、*.rej 等）
• 其他临时文件

运行此命令后，内核源码目录将恢复到初始状态，就像刚刚解压或克隆时一样。

删除安装的内核文件

如果你已经通过 make install 或 make modules_install 安装了内核，还需要手动删除安装的文件。

删除内核镜像和 System.map

sudo rm -rf /boot/vmlinuz-<内核版本>
sudo rm -rf /boot/System.map-<内核版本>
sudo rm -rf /boot/config-<内核版本>

删除模块文件

sudo rm -rf /lib/modules/<内核版本>

删除设备树文件（DTB）

sudo rm -rf /boot/dtbs/<内核版本>

删除 initramfs 文件

sudo rm -rf /boot/initrd.img-<内核版本>

将 <内核版本> 替换为你编译的内核版本号（例如 6.8.0）。

清理残留文件

如果你在编译过程中使用了额外的工具或脚本，可能会生成一些残留文件。你可以手动检查并删除这些文件。

检查并删除残留文件

git clean -fd

如果你使用的是 Git 仓库，此命令会删除所有未被跟踪的文件和目录。

5. 恢复到初始状态（可选）

如果你是从 Git 仓库获取的内核源码，可以通过以下命令恢复到初始状态：

git reset --hard
git clean -fd

这将重置所有更改并删除未跟踪的文件。

6. 删除源码目录（可选）

如果你不再需要内核源码，可以直接删除整个源码目录：

cd ..
rm -rf linux-6.8.0

总结

要完全清除编译失败的内核，可以按照以下步骤操作：

1. 运行 make clean 或 make mrproper 清理编译生成的文件。
2. 删除安装的内核文件（如 /boot 和 /lib/modules 下的文件）。
3. 使用 git clean 或手动删除残留文件。
4. 如果需要，删除整个源码目录。

通过这些步骤，你可以彻底清除编译失败的内核及其生成的文件。如果还有其他问题，请随时告诉我！