安装RTAI5.2 基于Ubuntu18.04和4.14.111 内核

本文记录在我笔记本上安装最新版本RTAI(5.2)的过程和中间遇到的问题及解决方法,虽然不能覆盖所有问题,但希望能给后来者一些帮助。

安装的主要步骤:

1、安装操作系统和工具;

2、给内核打补丁并配置;

3、安装打补丁的内核与RTAI。

步骤一:安装操作系统和工具

1.1 安装操作系统

我选择的是Ubuntu18.04,因为这是带Linux 4.**.***内核的最新Ubuntu 版本(Ubuntu19.04 是以Linux5.**内核开始了)。而RTAI5.2 支持的最新内核版本即为4.14.111;

1.2 安装工具

这些工具是内核编译时需要的,下面命令可以保存为脚本执行

sudo apt install libncurses5-dev

sudo apt install libssl-dev

sudo apt install bison

sudo apt install flex

sudo apt install libssl-dev

sudo apt install libelf-dev

sudo apt install make gcc

sudo apt install patch

sudo apt install unzip

sudo apt install autoconf

注意:如果你使用的是不同的Linux 发布版(Redhat或openSUSE),有些包的名称是不同的,比如对于Redhat,libssl的安装包是libssl-devel。

注意:如果你采用的是Ubuntu16.04,那么可能因为包依赖的原因,你无法用apt install 命令安装libssl1.1,而这个包是在编译4.14.111 内核时必须的,所以建议你要么换更高版本OS,要么在Ubuntu 网站( https://packages.debian.org/stretch/amd64/libssl1.1/download )手动安装该包(sudo dpkg -i libssl1.1_1.1.0k-1~deb9u1_amd64.deb)。

1.3 安装已编译的Linux 内核4.14.111 (可选的)

该步骤是可选的,它会给系统安装上Linux4.14.111 的内核,从而获得一个默认的内核配置文件供后面使用,如果你是第一次安装RTAI,建议你执行该步骤。

在内核网站 https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.14.111/ 下载内核安装包:

cd ~/Downloads/

wget https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.14.111/linux-headers-4.14.111-0414111_4.14.111-0414111.201904052241_all.deb

wget https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.14.111/linux-headers-4.14.111-0414111-lowlatency_4.14.111-0414111.201904052241_amd64.deb

wget https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.14.111/linux-image-unsigned-4.14.111-0414111-lowlatency_4.14.111-0414111.201904052241_amd64.deb`

wget https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.14.111/linux-modules-4.14.111-0414111-lowlatency_4.14.111-0414111.201904052241_amd64.deb

然后使用dpkg -i 命令安装

sudo dpkg -i *.deb   #执行该命令是可能会遇到错,再重新执行该命令可以解决;

sudo update-grub

sudo reboot

重启后可以在Grub (长按shift进入Grub)中看到安装后的内核有“Generic” 和“lowlatency” 两种。如果进入Grub 有困难,在Grub 配置文件(/etc/default/grub)中修改配置`GRUB_TIMEOUT_STYLE=hidden` 为`GRUB_TIMEOUT_STYLE=false`并更新Grub 菜单`sudo update-grub`。

步骤二:内核打补丁和编译

2.1 下载内核 (https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/)

内核的名称为 linux-4.1.111.tar.gz,为之后编译和安装方便,将源码解压到`/usr/src` 中,并创建一个软链接到该源码目录。

cd /usr/src

sudo tar xvf linux-4.1.111.tar.gz

sudo ln -sf linux-4.1.111 linux

然后,从`/boot` 中拷贝配置文件:

cd /usr/src/linux

sudo cp /boot/config-4.14.111-0414111-lowlatency .config

如果你已经有了一个配置文件(比如你安装过老版本RTAI,在其Linux 内核中拷贝其配置文件即可)uIf you already have a configuration file (e.g. in your old RTAI patched Linux system), just copy it to the source path(`/usr/src/linux`).

2.2 给内核打补丁(Ubuntu 的补丁和RTAI 的补丁)

Ubuntu 是Linux 的一个发行版本,并对Linux 内核代码做了少量修改,所以在编译内核前应该打上Ubuntu 的补丁(https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.14.111/)。

cd ~/Downloads/

wget https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.14.111/0001-base-packaging.patch

wget https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.14.111/0002-UBUNTU-SAUCE-add-vmlinux.strip-to-BOOT_TARGETS1-on-p.patch

wget https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.14.111/0003-UBUNTU-SAUCE-tools-hv-lsvmbus-add-manual-page.patch

wget https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.14.111/0004-adhoc-from-__future__-import-syncconfig.patch

wget https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.14.111/0005-UBUNTU-SAUCE-no-up-disable-pie-when-gcc-has-it-enabl.patch

wget https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.14.111/0006-debian-changelog.patch

wget https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v4.14.111/0007-configs-based-on-Ubuntu-4.14.0-11.13.patch

cd /usr/src/linux

sudo patch -p1 < ~/Downloads/0001-base-packaging.patch

sudo patch -p1 < ~/Downloads/0002-UBUNTU-SAUCE-add-vmlinux.strip-to-BOOT_TARGETS1-on-p.patch

sudo patch -p1 < ~/Downloads/0003-UBUNTU-SAUCE-tools-hv-lsvmbus-add-manual-page.patch

sudo patch -p1 < ~/Downloads/0004-adhoc-from-__future__-import-syncconfig.patch

sudo patch -p1 < ~/Downloads/0005-UBUNTU-SAUCE-no-up-disable-pie-when-gcc-has-it-enabl.patch

sudo patch -p1 < ~/Downloads/0006-debian-changelog.patch

sudo patch -p1 < ~/Downloads/0007-configs-based-on-Ubuntu-4.14.0-11.13.patch

下载RTAI5.2 并给内核打上相应的补丁 :

wget https://www.rtai.org/userfiles/downloads/RTAI/rtai-5.2.tar.bz2

sudo cp rtai-5.2.tar.bz2 /usr/src/

sudo tar xvf rtai-5.2.tar.bz2

sudo ln -sf rtai-5.2 rtai

cd /usr/src/linux

sudo patch -p1 < /usr/src/rtai/base/arch/x86/patches/hal-linux-4.14.111-x86-3.patch

同样方便起见,我们也为rtai 的源码创建了一个软链接。

2.3 配置内核

配置内核主要参考下面的资料:

如果你的配置文件是从其他老的内核里拷贝过来的,首先应执行:

cd /usr/src/linux

sudo make oldconfig

否则直接执行:

sudo make menuconfig

下面是配置项中应修改的部分:

[改为 -rtai] General setup -> Local Version

[改为 None] General setup -> Stack Protector buffer overflow detection

[Enable] Processor type and features -> Interrupt pipeline

[Disable] Power management and ACPI options -> CPU Frequency Scaling

[Disable] Power management and ACPI options -> ACPI Support -> Processor

[Disable] Power management and ACPI options -> CPU Idle -> CPU idle PM support

[Disable] Kernel hacking -> Compile-time checks and compiler options -> Compile the kernel with debug info

[Disable] Kernel hacking -> Tracers

[Disable] Device Drivers -> Microsoft Hyper-V guest support

[Disable] Device Drivers -> Staging drivers -> Data acquisition support (comedi)

在 README.CONF_RMRKS 文件中要求disable `AUDITSYSCALL`,但是我们在选项中没有找到这一项。一个可替代的方法是编辑 `/usr/src/linux/init/Kconfig`文件,找到`AUDITSYSCALL` 如下部分:

config AUDITSYSCALL

    def_bool y

    depends on AUDIT && HAVE_ARCH_AUDITSYSCALL

替换为:

config AUDITSYSCALL

    bool “Enable system-call auditing support”

    depends on AUDIT && HAVE_ARCH_AUDITSYSCALL

    default y if SECURITY_SELINUX

    help

      Enable low-overhead system-call auditing infrastructure that

      can be used independently or with another kernel subsystem,

      such as SELinux.

然后,你就可以在‘General Setup’选项下看到`ADUITSYSCALL`,取消即可。

如果你的主机是多CPU 或多核的,那么 `Processor type and features` 下的SMP 选项要使能(enabled),并且最大CPU 个数(`Maximum numbers of CPUs`)不应小于物理核心个数(即不考虑Hyperthreading)。因此,建议你在BIOS 中取消Hyperthreading。

步骤三:编译安装内核和RTAI

3.1 编译和安装Linux 内核

cd /usr/src/linux

sudo touch REPORTING-BUGS

sudo make -j3

sudo make install

sudo make modules_install

sudo reboot

从Linux 内核网站下载的4.14.111 版本的源码目录下没有`REPORTING-BUGS`这个文件,可能会导致你在编译的时候遇到`recipe for target ‘kernel_headers’ failed` 的错误,所以我们首先创建了这个文件。

如果一切顺利的的话,你重启后将在Grub 上看到你自己编译的内核选项:ubuntu18.04_4.14.111-rtai 。

3.2 安装RTAI5.2

RTAI 需要autotools 生成链接编译工具:

cd /usr/src/rtai

sudo autoconf

sudo ./configure

接着配置RTAI :

sudo cp ../linux/.config .rtai_config

sudo make menuconfig

将CPU 个数(`number of CPUs`)设置为实际的物理核心个数即可。

sudo make

sudo make install

如果在编译时遇到下面的错误:

make:execup: .//config.guess: Permission denied

make:execup: .//config.sub: Permission denied

手动修改权限后再编译:

chmod 764 ./config.guess

chmod 764 ./config.sub

RTAI 默认的安装路径是`/usr/realtime`,其中`modules`目录下是编译后的模块库, `testSuite` 目录下是RTAI 的测试程序,通过手动加载模块和运行测试程序可以验证RTAI是否安装成功。

cd /usr/realtime/modules

sudo insmod rtai_hal.ko

sudo insmod rtai_sched.ko

sudo insmod rtai_fifos.ko

sudo insmod rtai_sem.ko

sudo insmod rtai_shm.ko

sudo insmod rtai_rtdm.ko

一般来说,负责进程调度的 rtai_sched.ko 模块如果加载后无死机,则安装成功。

可能遇到的问题

最后罗列一些可能遇到的问题:

1 编译内核时, `implicit declaration of function ‘ipipe_root_**_syscalls’ did you mean ‘ipipe_handle_syscall’ ……` 错误

原因:在内核配置里,ipipeline 没有使能(Enable);

2 加载`sudo insmod rtai_hal.ko` 和`sudo insmod rtai_` 后,系统冻死,键盘和鼠标均无响应

可能原因:General setup -> Stack Protector buffer overflow detection 选项默认是`Strong`,应设置为`None`或 `Regular`,更多配置项参考 README.CONF_RMRKS 。

3 不能进入编译Linux内核后的系统,提示`Gave up waiting for root file system device. Common problems:  …… ALERT! UUID=8e478c20-25e4-49c0-…… does not exist. Drop to the shell`.

可能原因:系统无法识别存储设备,注意配置内核时关于存储的驱动(SATA/PATA)要使能,因为我是在U盘中安装的系统,因此U盘相关的驱动也得使能。

4  当准备加载 rtai_hal.ko 模块时,提示`ERROR: Could not insert module rtai_hal.ko: Operation not permitted`错误,系统日志Syslog(`/var/log/syslog`) 提示`RTAI[hal] RTAI configured with less than num online CPUs`。

可能原因:RTAI 配置的CPU 个数比实际CPU 核心数要多,切记不要算上超线程(Hyperthreading)。

以上错误远不能包含所有你在安装RTAI 时遇到的问题,但你还可以借助下面的工具来帮助你的调试。

一些有用的命令和工具

  • Dmesg

dmesg

  • Syslog  

sudo cat /var/logsys

  • Systemctl

   Systemctl -failed   # 查看哪些内核没有被正常加载

  • RTAI 官网和邮件列表

www.rtai.org

  • Dpkg

dpkg –list | grep linux-image

如何定制自己的color scheme

在vim 配置文件vimrc 中通过colorscheme 命令可以选择自己喜欢的配色方案,在vim 下输入

:colorscheme torte

既可以选择系统自带torte 配色方案,当然你也可以在vim.org 下载自己喜欢的配色方案,在debian 中用户的配色方案放置在/usr/share/vim/vim72/colors/ 目录下。每个配色方案都是一个单独的vim 文件,比如很多vim 用户喜欢用的desert.vim ,但我觉得这样的配色太花哨了,torte 更适合我。所以如果想定制自己的vim 颜色方案可以看看下面的内容。

继续阅读

编译Linux内核

一、下载 linux 内核源代码

1.0  www.kernel.com 下载源代码

2.0  将下载的源程序解压到 /usr/src 内

二、下载工具

2.0  下载 build-essential:apt-get install build-essential

2.1  下载 libqt3-header:apt-get install libqt3-header

2.2  下载 gcc:apt-get install gcc

备注:如果不下载,后面的 make xconfig 将提示:没有规则可以创建

三、配置并编译

进入 /usr/src 目录,以下操作都是在该目录下进行:

3.0  make xconfig 配置 linux 内核信息,如果需要在嵌入式中装 linux 这点很重要。

详见:http://lamp.linux.gov.cn/Linux/kernel_options.html 讲解了内核配置

3.1  make clean (当源被重新编译需要执行)

3.2  make

3.3 make modules_install

3.4 cp /arch/i386/boot/bzImage /boot/vmlinuz-<version>

3.5  cp System.map /boot/System.map

3.6   mkinitramfs -o /boot/initrd.img-<version> <version>

3.7 修改 /boot/grub/grub.cfg

Reboot 

继续阅读