编译 on Tuan's Blog

编译安装 GCC 13.2

Fri, 29 Mar 2024 18:45:24 +0800

前言

前段时间一直利用课余时间在协助一家公司做一些产品的测试工作。由于项目的特殊性，需要用到一些最新的特性，而现有 apt 源中的 GCC 版本过低；即便添加 apt PPA 源可以解决一部分问题，还要折腾网络环境（众所周知的一些问题）。所以我决定自己编译安装一个最新的 GCC 版本，方便以后直接复用。

概述

本文介绍如何在 Debian/Ubuntu 系统上编译安装 GCC 13.2.0，整体流程如下：

什么是 GCC？

GCC 是 GNU Compiler Collection 的缩写，是由 GNU 开发的编译器集合，支持 C、C++、Objective-C、Fortran、Go 等多种编程语言。

说白了，GCC 就是一个编译器，它可以把源代码编译成可执行文件，然后直接在目标系统上运行。

准备工作

环境需求

Debian 12 或 Ubuntu 22.04 LTS 系统（强烈推荐这两个版本），或者其他基于 Debian 的系统，甚至 Alpine（也许？）。
一个可以访问外网的网络环境。如果你不理解我在说什么，可以用任意方法，只要能顺利且快速地用 Git 获取 GCC 源码即可，这里推荐清华大学 TUNA 镜像站。
已有 gcc/g++（编译 GCC 本身需要一个现成的 C/C++ 编译器），没有的话先安装：sudo apt install build-essential。
预留足够的磁盘空间（源码加编译产物大约需要 10 GB 以上）和时间。
~~智慧或灵活的~~脑子。

安装编译依赖

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sudo apt update
sudo apt install -y build-essential flex bison
sudo apt install -y libgmp-dev libmpfr-dev libmpc-dev
sudo apt install -y libisl-dev
sudo apt install -y libssl-dev

原文这里还装了 libcloog-isl-dev，这个包在较新的 Debian/Ubuntu 中已经不存在了，GCC 5 之后也不再需要 CLooG，直接去掉即可。

下载/克隆 GCC 源码

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git clone -b releases/gcc-13.2.0 --depth=1 https://gcc.gnu.org/git/gcc.git gcc-src

对于中国大陆用户，可以使用清华大学开源软件镜像站下载 GCC 源码：

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git clone -b releases/gcc-13.2.0 --depth=1 https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/gcc.git gcc-src

编译安装

下载依赖

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cd gcc-src
./contrib/download_prerequisites

这个脚本会下载 GMP、MPFR、MPC、ISL 的源码，并在 gcc-src 下建好软链接，之后会和 GCC 一起编译。

如果你在中国大陆，执行 ./contrib/download_prerequisites 时可能会遇到下载不了的问题。这时可以手动下载对应的压缩包放到 gcc-src 目录下，再执行一次这个脚本，它会自动检测并跳过已下载的文件。或者像我一样，用 proxychains 这个工具代理下载（强烈推荐）。

像我这样就是下载成功的：

配置

GCC 官方文档强烈建议在源码目录之外单独建一个构建目录，不要直接在源码目录里 ./configure，否则可能遇到各种奇怪的问题：

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mkdir ../gcc-build && cd ../gcc-build
../gcc-src/configure --prefix=/usr/local/gcc-13.2.0 --enable-languages=c,c++ --disable-multilib

--prefix：安装到独立目录，不会覆盖系统自带的 GCC，想卸载直接删掉这个目录即可；
--enable-languages=c,c++：只编译 C 和 C++，能省下不少时间；
--disable-multilib：不编译 32 位支持库，省得再去装 32 位的依赖。

编译

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make -j$(nproc) 2>&1 | tee build.log

2>&1 把错误输出也一起记进 build.log，出错时方便翻日志。完整编译耗时较长（视机器性能从几十分钟到几个小时不等），耐心等待即可。

安装

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sudo make install

验证

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/usr/local/gcc-13.2.0/bin/gcc --version

（可选）打包成 deb

如果想把编好的 GCC 复制到其他机器上，或者想让 apt/dpkg 来管理卸载，可以先安装到一个临时目录，再用 dpkg-deb 打包。在 gcc-build 目录中执行：

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make install DESTDIR=$HOME/gcc-pkg
mkdir -p $HOME/gcc-pkg/DEBIAN
cat > $HOME/gcc-pkg/DEBIAN/control <<'EOF'
Package: gcc-13.2.0-local
Version: 13.2.0-1
Architecture: amd64
Maintainer: yourname <you@example.com>
Description: GCC 13.2.0 installed in /usr/local/gcc-13.2.0
EOF
dpkg-deb --build --root-owner-group $HOME/gcc-pkg gcc-13.2.0-local_amd64.deb

DESTDIR 会让所有文件装到 $HOME/gcc-pkg/usr/local/gcc-13.2.0/ 下，不需要 sudo；
Architecture 按实际情况填写，可以用 dpkg --print-architecture 查看；
在其他机器上用 sudo apt install ./gcc-13.2.0-local_amd64.deb 安装（目标机器需要是相同架构、相近版本的系统），卸载用 sudo apt remove gcc-13.2.0-local。

配置环境变量

我使用 zsh 作为我的 shell，所以在 ~/.zshrc 中添加环境变量。如果你使用的是 bash 或者其他 shell，请自行修改对应的配置文件。

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echo 'export PATH="/usr/local/gcc-13.2.0/bin:$PATH"' >> ~/.zshrc
echo 'export LD_LIBRARY_PATH="/usr/local/gcc-13.2.0/lib64${LD_LIBRARY_PATH:+:$LD_LIBRARY_PATH}"' >> ~/.zshrc
source ~/.zshrc

注意新路径要放在 $PATH 的前面。shell 是按 PATH 从左到右查找命令的，如果写成 $PATH:/usr/local/gcc-13.2.0/bin，会先找到系统自带的 /usr/bin/gcc，新装的 GCC 根本用不上：

LD_LIBRARY_PATH 那一行是为了让用新 GCC 编译出来的 C++ 程序在运行时能找到新版的 libstdc++.so，否则可能报 version `GLIBCXX_3.4.32' not found 之类的错误。

验证环境变量

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which gcc
gcc --version

which gcc 输出 /usr/local/gcc-13.2.0/bin/gcc，并且版本号是 13.2.0，就说明大功告成了。

参考

[小白篇] 编译 Linux 内核完整笔记

Sun, 24 Mar 2024 01:12:28 +0800

前言

自己编译内核听起来很硬核，其实流程很固定：拿源码 → 准备配置 → 编译 → 安装 → 重启验证。只要留好退路（旧内核一直都在），基本不会把系统搞坏。

本文以 Debian 12 / Ubuntu 22.04 及更新版本、x86_64 架构为例，面向第一次编译内核的同学，尽量把每一步为什么这么做讲清楚。

整体流程如下：

准备工作

环境需求

一台 Debian/Ubuntu 机器，强烈建议先在虚拟机里练手，熟悉之后再上物理机；
磁盘空间至少预留 30 GB（发行版的配置默认开启了调试信息，编译产物会非常大）；
内存 4 GB 以上，CPU 核心越多越快。编译时间从十几分钟到几个小时不等；
有 sudo 权限。

安装编译依赖

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sudo apt update
sudo apt install -y build-essential bc bison flex libssl-dev libelf-dev \
 libncurses-dev dwarves rsync cpio xz-utils zstd kmod wget

这些包分别是干什么的：

软件包	用途
`build-essential`	gcc、make 等基础编译工具
`bison`、`flex`	解析内核配置系统（Kconfig）需要
`libssl-dev`	模块签名、证书处理需要
`libelf-dev`	objtool 等工具需要
`libncurses-dev`	`make menuconfig` 的终端界面
`dwarves`	提供 `pahole`，发行版配置开启了 BTF，没有它会编译失败
`bc`、`rsync`、`cpio`、`zstd`	编译和安装过程中的各种辅助工具

获取内核源码

打开 kernel.org，首页列出了 mainline、stable 和 longterm 几类版本。新手建议选 stable 或 longterm（LTS） 版本。

下面以 6.12 系列为例，版本号请换成你在 kernel.org 上看到的实际版本：

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mkdir -p ~/kernel && cd ~/kernel
KVER=6.12.10
wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v6.x/linux-${KVER}.tar.xz
tar -xf linux-${KVER}.tar.xz
cd linux-${KVER}

如果想校验源码完整性，可以同时下载同目录下的 linux-${KVER}.tar.sign。注意签名针对的是解压后的 .tar，校验方法见 kernel.org 的 Using GnuPG to verify kernel signatures。

准备内核配置

内核有上万个配置项，从零开始一个个选不现实。对小白来说，最稳妥的做法是复用当前系统正在使用的配置——它肯定能在你的机器上正常启动。

复用当前系统的配置（推荐）

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cp /boot/config-$(uname -r) .config
make olddefconfig

/boot/config-$(uname -r) 是发行版编译当前内核时用的配置；
新内核会多出一些旧配置里没有的选项，make olddefconfig 会把这些新选项全部设为默认值，不会一个个问你。

用 menuconfig 调整配置（可选）

想开关某个功能，或者只是好奇内核里都有什么，可以打开图形化的配置菜单：

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make menuconfig

方向键移动，空格切换 [*]（编进内核）/ [M]（编成模块）/ [ ]（不编译），/ 搜索配置项，? 查看帮助，最后选 Save 保存到 .config。

给新内核加个后缀

建议给自己编的内核加一个版本后缀，方便在 GRUB 菜单和 uname -r 里一眼认出来：

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scripts/config --set-str LOCALVERSION "-mybuild"

缩小编译范围（可选）

发行版配置会把几千个驱动都编成模块，编译很慢。如果只是想在当前这台机器上用，可以只保留当前已加载的模块：

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make localmodconfig

它会根据 lsmod 的结果裁剪配置，编译时间能缩短很多。代价是当前没插的设备（比如某个 U 盘的文件系统、某块网卡）的驱动也会被裁掉，之后可能用不了。第一次编译不确定的话，跳过这一步。

Debian/Ubuntu 上的常见坑

SYSTEM_TRUSTED_KEYS 报错

直接复用 Debian/Ubuntu 的配置编译，大概率会遇到类似下面的错误：

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make[3]: *** No rule to make target 'debian/canonical-certs.pem', needed by 'certs/x509_certificate_list'. Stop.

部分 Debian 版本上则是 debian/certs/debian-uefi-certs.pem。原因是发行版配置里写死了只存在于发行版打包环境中的证书路径。把这两个选项清空即可：

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scripts/config --set-str SYSTEM_TRUSTED_KEYS ""
scripts/config --set-str SYSTEM_REVOCATION_KEYS ""
make olddefconfig

清空后，内核会在编译时自动生成一把模块签名密钥（certs/signing_key.pem），不影响使用。

Secure Boot 启动失败

自己编译的内核没有经过发行版的签名。如果机器开启了 UEFI Secure Boot，新内核可能启动不了或拒绝加载模块。最简单的办法是在 BIOS/UEFI 里关闭 Secure Boot；想保留 Secure Boot 的话，需要自己生成密钥并通过 MOK 登记，这超出了本文范围。

磁盘被撑爆

发行版配置默认开启了调试信息，模块文件会非常大，装到 /lib/modules 后可能占好几个 GB。后面安装模块时加上 INSTALL_MOD_STRIP=1 可以去掉调试符号，体积会小很多。

编译

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make -j$(nproc)

-j$(nproc) 表示用全部 CPU 核心并行编译；
编译完成后，内核镜像在 arch/x86/boot/bzImage，模块散落在源码树各处；
中途报错时，往上翻找到第一个 error:，后面的错误通常都是它引起的。可以用 make -j$(nproc) 2>&1 | tee build.log 把日志保存下来慢慢看。

可以随时用下面的命令看看即将生成的内核版本号：

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make kernelrelease

安装

安装模块和内核

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sudo make INSTALL_MOD_STRIP=1 modules_install
sudo make install

modules_install：把模块安装到 /lib/modules/<版本号>/；
install：把 vmlinuz、System.map、config 复制到 /boot。在 Debian/Ubuntu 上，它会调用 installkernel，顺带触发 /etc/kernel/postinst.d/ 里的钩子，自动生成 initramfs 并更新 GRUB。

保险起见，确认一下 initramfs 已经生成，再手动更新一次 GRUB：

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ls /boot | grep "$(make -s kernelrelease)"
# 如果没有 initrd.img-<版本号>，手动生成：
# sudo update-initramfs -c -k "$(make -s kernelrelease)"
sudo update-grub

另一种方式：打包成 deb（可选）

内核源码自带打包成 deb 的目标，装卸都交给 apt，管理起来更清爽：

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make -j$(nproc) bindeb-pkg
ls ../*.deb
sudo apt install ../linux-image-6.12.10-mybuild_*.deb ../linux-headers-6.12.10-mybuild_*.deb

生成的 deb 包在源码目录的上一级，文件名里的版本号以 ls 看到的为准；带 -dbg 的是调试符号包，体积很大，一般不用装。如果打包时提示缺少依赖，按提示安装对应的软件包即可。用这种方式安装的话，就不需要再执行上面的 modules_install 和 install 了。

重启并验证

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sudo reboot

GRUB 默认会启动版本号最高的内核。重新登录后检查：

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uname -r

输出带有 -mybuild 后缀的新版本号，就说明成功启动了自己编译的内核：

还可以顺便看看有没有明显的报错：

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sudo dmesg --level=err,warn | head -n 30

回退方法

新内核启动不了怎么办

旧内核一直都在 /boot 里，GRUB 菜单可以选：

开机时调出 GRUB 菜单。Ubuntu 默认隐藏菜单，BIOS 启动时按住 Shift，UEFI 启动时按 Esc；
进入 Advanced options for Ubuntu（Debian 上是 Advanced options for Debian GNU/Linux）；
选择原来的内核版本启动。

卸载自己编译的内核

先确认当前运行的不是要删除的内核（uname -r），再执行：

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KREL=6.12.10-mybuild # 换成你要删除的版本号
sudo rm -f /boot/vmlinuz-$KREL /boot/initrd.img-$KREL \
 /boot/System.map-$KREL /boot/config-$KREL
sudo rm -rf /lib/modules/$KREL
sudo update-grub

如果是用 deb 包安装的，直接卸载即可：

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sudo apt remove linux-image-6.12.10-mybuild linux-headers-6.12.10-mybuild

删除之前务必再核对一次版本号，千万别把当前发行版的内核删了。

总结

整个过程可以浓缩成下面几条命令：

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cp /boot/config-$(uname -r) .config
scripts/config --set-str SYSTEM_TRUSTED_KEYS ""
scripts/config --set-str SYSTEM_REVOCATION_KEYS ""
scripts/config --set-str LOCALVERSION "-mybuild"
make olddefconfig
make -j$(nproc)
sudo make INSTALL_MOD_STRIP=1 modules_install
sudo make install
sudo update-grub
sudo reboot

第一次跑通之后，就可以尝试用 make menuconfig 精简配置、打补丁、调试驱动了。