为ROS2编译实时Linux内核

2021-08-09 06:50:47

这个教程是在一个刚安装完的干净的运行在Intel x86_64的Ubuntu 20.04.1 上进行的。同时，我在Ubuntu 18.04上也进行过测试，也是可以顺利安装的。实际的内核是5.4.0-54-generic，但是我们会安装最新的稳定的RT_PREEMPT版本。为了构建这个内核，你需要至少30GB的空闲磁盘空间。

查看https://wiki.linuxfoundation.org/realtime/start，看看哪个最新的稳定版本，在写的时候是“Latest Stable Version 5.4-rt”。如果我们点击链接link，我们可以得到具体的版本。当前是patch-5.4.78-rt44.patch.gz。

我们创建一个文件夹，

mkdir ~/kernel

然后，切换到该文件夹：

cd ~/kernel

我们可以先通过浏览器查看一下https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/，确认这个版本是不是存在。你可以直接从网站上下载，然后手动将它放入/kernel，或者通过wget下载，比如：

wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.4.78.tar.gz

解压它：

tar -xzf linux-5.4.78.tar.gz

从http://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt/5.4/下载与我们刚才下载的kernel所匹配的rt_preempt补丁。

wget http://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt/5.4/older/patch-5.4.78-rt44.patch.gz

解压它:

gunzip patch-5.4.78-rt44.patch.gz

然后进入linux文件夹：

cd linux-5.4.78/

然后使用实时补丁给kernel打补丁：

patch -p1 < ../patch-5.4.78-rt44.patch

我们简单的使用我们所安装的Ubuntu的config文件，所以我们通过下面的方式获取Ubuntu的config文件：

cp /boot/config-5.4.0-54-generic .config

打开软件和更新(Software & Updates)，在Ubuntu软件菜单中打勾‘Source code’的选择框。
我们需要一些工具来编译内核，通过下面的方式来安装他们：

sudo apt-get build-dep linux
sudo apt-get install libncurses-dev flex bison openssl libssl-dev dkms libelf-dev libudev-dev libpci-dev libiberty-dev autoconf fakeroot

为了驱动所有Ubuntu配置，我们简单的使用：

yes '' | make oldconfig

然后我们需要开启在kernel中的rt_preempt，我们运行：

make menuconfig

然后进行下面的设置：

# Enable CONFIG_PREEMPT_RT
 -> General Setup
  -> Preemption Model (Fully Preemptible Kernel (Real-Time))
   (X) Fully Preemptible Kernel (Real-Time)

# Enable CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
 -> General setup
  -> Timers subsystem
   [*] High Resolution Timer Support

# Enable CONFIG_NO_HZ_FULL
 -> General setup
  -> Timers subsystem
   -> Timer tick handling (Full dynticks system (tickless))
    (X) Full dynticks system (tickless)

# Set CONFIG_HZ_1000 (note: this is no longer in the General Setup menu, go back twice)
 -> Processor type and features
  -> Timer frequency (1000 HZ)
   (X) 1000 HZ

# Set CPU_FREQ_DEFAULT_GOV_PERFORMANCE [=y]
 ->  Power management and ACPI options
  -> CPU Frequency scaling
   -> CPU Frequency scaling (CPU_FREQ [=y])
    -> Default CPUFreq governor (<choice> [=y])
     (X) performance

保存并且推出配置菜单。现在，我们将要构建内核，它将会耗费一些时间。（目前的主流CPU大概10-30分钟）。

make -j `nproc` deb-pkg

注意，我在编译的时候遇到了错误，看了好久才发现问题，如果你也遇到问题，请拉到最后先看看问题以及解决方法，希望可以对你有帮助。
在完成了编译之后，检查一下debian包:

ls ../*deb
../linux-headers-5.4.78-rt41_5.4.78-rt44-1_amd64.deb  ../linux-image-5.4.78-rt44-dbg_5.4.78-rt44-1_amd64.deb
../linux-image-5.4.78-rt41_5.4.78-rt44-1_amd64.deb    ../linux-libc-dev_5.4.78-rt44-1_amd64.deb

然后我们安装全部的debian包。

sudo dpkg -i ../*.deb

现在实时的kernel应该已经被安装了，重启系统并检查新的kernel版本。

sudo reboot
uname -a
Linux ros2host 5.4.78-rt44 #1 SMP PREEMPT_RT Fri Nov 6 10:37:59 CET 2020 x86_64 xx

问题解决

问题一

如果遇到下面的错误：

make[1]: *** No rule to make target 'debian/canonical-certs.pem', needed by 'certs/x509_certificate_list'.  Stop.
make: *** [Makefile:1809: certs] Error 2

解决方法是：

In your kernel configuration file you will find this line:

CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS="debian/canonical-certs.pem"

Change it to this:

CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS=""

最直接的方法是，用编辑器打开.config文件，然后手动修改。如果希望通过命令行修改，可以参考下面的命令：

Depending on your source structure you might be able to do it via command line. Examples:

scripts/config --disable SYSTEM_TRUSTED_KEYS

scripts/config --set-str SYSTEM_TRUSTED_KEYS ""

问题二

如果安装完重启之后，kernel没有变化，可能是grup默认会选择版本更高的kernel，因此，可以通过安装grub-customizer来修改启动时，默认使用的kernel。

20.04的安装命令是：

sudo apt install grub-customizer

因为它已经被纳入默认软件源了。

18.04的安装则稍微麻烦一点，需要进行下面的操作：

sudo add-apt-repository ppa:danielrichter2007/grub-customizer
sudo apt-get update
sudo apt-get install grub-customizer

打开grub-customizer之后，选择常规设置，默认项，选择rt的kernel。

问题三

如果遇到使用rt kernel无法启动的情况，首先看，是不是显示无法校验。

解决方法是：进入BIOS，然后关闭security boot。再重启电脑。

码农公寓

问题解决

问题一

问题二

问题三

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