פיתוח ליבות

בדף הזה מוסבר בפירוט איך יוצרים ליבות בהתאמה אישית למכשירי Android. בהוראות האלה מוסבר איך לבחור את המקורות הנכונים, ליצור את הליבה ולהטמיע את התוצאות בקובץ אימג' של מערכת שנוצר מ-Android Open Source Project‏ (AOSP).

הורדת מקורות וכלי build

לליבת Linux מהדורות אחרונות, משתמשים ב-repo כדי להוריד את המקורות, ערכת הכלים וסקריפטי ה-build. לליבת מערכת הפעלה מסוימות (למשל, הליבות של Pixel 3) נדרשים מקורות מכמה מאגרי git, ואילו לליבת מערכת הפעלה אחרות (למשל, הליבות הנפוצות) נדרש רק מקור אחד. השימוש בגישה repo מבטיח שהספרייה של המקור מוגדרת בצורה נכונה.

מורידים את המקורות להסתעפות המתאימה:

mkdir android-kernel && cd android-kernel
 
repo init -u https://android.googlesource.com/kernel/manifest -b BRANCH
 
repo sync

בקישור הבא מופיעה רשימה של ההסתעפויות (BRANCH) ב-repo שאפשר להשתמש בהן עם הפקודה הקודמת 'repo init': הסתעפויות של הליבה ומערכות ה-build שלהן.

פרטים על הורדה וקמפלקציה של ליבות למכשירי Pixel זמינים במאמר יצירת ליבות Pixel.

פיתוח הליבה

פיתוח באמצעות Bazel (Kleaf)

ב-Android 13 הושק פיתוח ליבות באמצעות Bazel.

כדי ליצור הפצה של ליבה של GKI לארכיטקטורה aarch64, צריך לבדוק את ההסתעפות של Android Common Kernel שמתאימה ל-Android 13 ואילך, ואז להריץ את הפקודה הבאה:

tools/bazel run //common:kernel_aarch64_dist [-- --destdir=$DIST_DIR]

לאחר מכן, הקובץ הבינארי של הליבה, המודולים והתמונות התואמות נמצאים בספרייה $DIST_DIR. אם לא מציינים את --destdir, מיקום הפריטים שנוצרו בתהליך הפיתוח (artifacts) מופיע בפלט של הפקודה. פרטים נוספים זמינים במסמכי העזרה של AOSP.

פיתוח גרסה build באמצעות build.sh (קודמת)

להסתעפויות בגרסה Android 12 ומטה, או להסתעפויות ללא Kleaf: 

build/build.sh

הקובץ הבינארי של הליבה, המודולים והתמונה התואמת נמצאים בספרייה out/BRANCH/dist.

פיתוח המודולים של הספק למכשיר הווירטואלי

ב-Android 13 הושק ה-build של הליבות באמצעות Bazel (Kleaf), שמחליף את build.sh.

כדי ליצור הפצה של המודולים של virtual_device, מריצים את הפקודה:

tools/bazel run //common-modules/virtual-device:virtual_device_x86_64_dist [-- --destdir=$DIST_DIR]

פרטים נוספים על פיתוח ליבות Android באמצעות Bazel זמינים במאמר Kleaf – פיתוח ליבות Android באמצעות Bazel

פרטים על התמיכה של Kleaf בארכיטקטורות ספציפיות מפורטים במאמר תמיכה של Kleaf במכשירים ובליבות.

פיתוח המודולים של הספק למכשיר הווירטואלי באמצעות build.sh (קודם)

ב-Android 12, Cuttlefish ו-Goldfish מתאחדים, ולכן הם חולקים את אותו ליבה: virtual_device. כדי ליצור את המודולים של הליבה הזו, משתמשים בתצורת ה-build הזו:

BUILD_CONFIG=common-modules/virtual-device/build.config.virtual_device.x86_64 build/build.sh

ב-Android 11 הושק GKI, שמפריד את הליבה לתמונת ליבה שמנוהלת על ידי Google ולמודולים שמנוהלים על ידי הספק, שנוצרים בנפרד.

בדוגמה הזו מוצגת הגדרה של קובץ אימג' של ליבה:

BUILD_CONFIG=common/build.config.gki.x86_64 build/build.sh

בדוגמה הזו מוצגת הגדרת מודול (Cuttlefish ו-Emulator):

BUILD_CONFIG=common-modules/virtual-device/build.config.cuttlefish.x86_64 build/build.sh

הרצת הליבה

יש כמה דרכים להריץ ליבה בהתאמה אישית. בהמשך מפורטות דרכים מוכרות שמתאימות לתרחישי פיתוח שונים.

הטמעה ב-build של קובץ האימג' של Android

מעתיקים את Image.lz4-dtb למיקום הבינארי המתאים של הליבה בתוך עץ AOSP, ובונים מחדש את קובץ האימג' של האתחול.

לחלופין, אפשר להגדיר את המשתנה TARGET_PREBUILT_KERNEL בזמן השימוש ב-make bootimage (או בכל שורת פקודה אחרת של make שמאפשרת ליצור קובץ אימג' להפעלה). המשתנה הזה נתמך בכל המכשירים כי הוא מוגדר דרך device/common/populate-new-device.sh. לדוגמה:

export TARGET_PREBUILT_KERNEL=DIST_DIR/Image.lz4-dtb

איך מאפסים את הליבה ומפעילים אותה באמצעות fastboot

למכשירים העדכניים ביותר יש תוסף של תוכנת אתחול כדי לייעל את התהליך של יצירת קובץ אימג' לאתחול והפעלה שלו.

כדי להפעיל את הליבה בלי הפעלה מחדש (flashing):

adb reboot bootloader
fastboot boot Image.lz4-dtb

בשיטה הזו, הליבה לא מופיעה בפועל, והיא לא תישאר אחרי הפעלה מחדש.

הרצת ליבות ב-Cuttlefish

אפשר להריץ ליבות בארכיטקטורה שבוחרים במכשירי Cuttlefish.

כדי להפעיל מכשיר Cuttlefish עם קבוצה מסוימת של ארטיפקטים של ליבה, מריצים את הפקודה cvd create עם ארטיפקטים של ליבה של היעד כפרמטרים. בפקודה לדוגמה הבאה נעשה שימוש בפריטי הליבה של יעד arm64 מהמניפסט של הליבה common-android14-6.1.

cvd create \
    -kernel_path=/$PATH/$TO/common-android14-6.1/out/android14-6.1/dist/Image \
    -initramfs_path=/$PATH/$TO/common-android14-6.1/out/android14-6.1/dist/initramfs.img

מידע נוסף זמין במאמר פיתוח ליבות ב-Cuttlefish.

התאמה אישית של ה-build של הליבה

כדי להתאים אישית את גרסאות ה-build של הליבה לגרסאות build של Kleaf, קראו את מסמכי התיעוד של Kleaf.

התאמה אישית של build הליבה באמצעות build.sh (קודם)

ב-build/build.sh, תהליך ה-build והתוצאה שלו יכולים להיות מושפעים ממשתני סביבה. רוב ההגדרות הן אופציונליות, וכל הסתעפות של הליבה אמורה להגיע עם הגדרת ברירת מחדל מתאימה. כאן מפורטות האפשרויות הנפוצות ביותר. רשימה מלאה (ועדכנית) זמינה במאמר build/build.sh.

משתנה סביבה תיאור דוגמה
BUILD_CONFIG קובץ תצורת build שממנו מאתחלים את סביבת ה-build. המיקום צריך להיות מוגדר ביחס לספריית הבסיס של המאגר. ברירת המחדל היא build.config.
חובה לליבת ליבה נפוצות. 		BUILD_CONFIG=common/build.config.gki.aarch64
CC שינוי המהדרר שבו נעשה שימוש. חוזר למהדר ברירת המחדל שמוגדר ב-build.config. CC=clang
DIST_DIR ספריית הפלט הבסיסית של הפצת הליבה. DIST_DIR=/path/to/my/dist
OUT_DIR ספריית הפלט הבסיסית של ה-build של הליבה. OUT_DIR=/path/to/my/out
SKIP_DEFCONFIG דילוג make defconfig SKIP_DEFCONFIG=1
SKIP_MRPROPER דילוג make mrproper SKIP_MRPROPER=1

הגדרת ליבה בהתאמה אישית לגרסאות build מקומיות

ב-Android מגרסה 14 ואילך, אפשר להשתמש בקטעי defconfig כדי להתאים אישית את הגדרות הליבה. אפשר לעיין במסמכי התיעוד של Kleaf בנושא קטעי defconfig.

הגדרת ליבה בהתאמה אישית לגרסאות build מקומיות עם הגדרות build (קודמות)

ב-Android מגרסה 13 ומטה, יש לפעול לפי השלבים הבאים.

אם אתם צריכים להחליף אפשרות של הגדרת ליבה באופן קבוע, למשל כשאתם עובדים על תכונה, או אם אתם צריכים להגדיר אפשרות למטרות פיתוח, תוכלו להשיג את הגמישות הזו על ידי שמירה של שינוי מקומי או עותק של הגדרת ה-build.

מגדירים את המשתנה POST_DEFCONFIG_CMDS לביטוי שאותו מעריכים מיד אחרי השלבים הרגילים של make defconfig. מכיוון שקובצי build.config מובאים לסביבת ה-build, אפשר להפעיל פונקציות שמוגדרות ב-build.config כחלק מהפקודות שלאחר defconfig.

דוגמה נפוצה היא השבתת אופטימיזציה בזמן קישור (LTO) לליבת crosshatch במהלך הפיתוח. אמנם LTO מועיל לליבת ליבה שפורסמה, אבל העלות הנוספת בזמן ה-build יכולה להיות משמעותית. קטע הקוד הבא, שנוסף ל-build.config המקומי, משבית את LTO באופן קבוע כשמשתמשים ב-build/build.sh.

POST_DEFCONFIG_CMDS="check_defconfig && update_debug_config"
function update_debug_config() {
    ${KERNEL_DIR}/scripts/config --file ${OUT_DIR}/.config \
         -d LTO \
         -d LTO_CLANG \
         -d CFI \
         -d CFI_PERMISSIVE \
         -d CFI_CLANG
    (cd ${OUT_DIR} && \
     make O=${OUT_DIR} $archsubarch CC=${CC} CROSS_COMPILE=${CROSS_COMPILE} olddefconfig)
}

זיהוי גרסאות ליבה

אפשר לזהות את הגרסה הנכונה ל-build משני מקורות: עץ AOSP וקובץ האימג' של המערכת.

גרסת הליבה מהעץ של AOSP

עץ AOSP מכיל גרסאות ליבה שנוצרו מראש. הגרסה הנכונה מופיעה ביומן של git כחלק מהודעת ה-commit:

cd $AOSP/device/VENDOR/NAME
git log --max-count=1

אם גרסת הליבה לא מופיעה ביומן git, אפשר לקבל אותה מקובץ האימג' של המערכת, כפי שמתואר בהמשך.

גרסת הליבה מקובץ האימג' של המערכת

כדי לקבוע את גרסת הליבה שמשמשת בתמונת מערכת, מריצים את הפקודה הבאה בקובץ הליבה:

file kernel

בקובצי Image.lz4-dtb, מריצים את:

grep -a 'Linux version' Image.lz4-dtb

יצירת קובץ אימג' לאתחול

אפשר ליצור קובץ אימג' לאתחול באמצעות סביבת ה-build של הליבה.

יצירת קובץ אימג' לאתחול של מכשירים עם init_boot

במכשירים עם מחיצה init_boot, קובץ האימג' של האתחול נוצר יחד עם הליבה. קובץ האימג' של initramfs לא מוטמע בקובץ האימג' של האתחול.

לדוגמה, אפשר ליצור את קובץ האימג' של אתחול GKI באמצעות Kleaf:

tools/bazel run //common:kernel_aarch64_dist [-- --destdir=$DIST_DIR]

ב-build/build.sh (קודם), אפשר ליצור את קובץ האימג' של אתחול GKI באמצעות:

BUILD_CONFIG=common/build.config.gki.aarch64 build/build.sh

קובץ האימג' של אתחול GKI נמצא ב-$DIST_DIR.

יצירת קובץ אימג' של אתחול למכשירים ללא init_boot (קודם)

במכשירים ללא מחיצה init_boot, צריך קובץ בינארי של דיסק RAM. אפשר לקבל אותו על ידי הורדת קובץ אימג' אתחול של GKI ופריסתו. כל קובץ אימג' של אתחול GKI מהגרסה המשויכת של Android יפעל.

tools/mkbootimg/unpack_bootimg.py --boot_img=boot-5.4-gz.img
mv $KERNEL_ROOT/out/ramdisk gki-ramdisk.lz4

תיקיית היעד היא הספרייה ברמה העליונה של עץ הליבה (ספריית העבודה הנוכחית).

אם אתם מפתחים באמצעות ההסתעפות האחרונה של AOSP, תוכלו להוריד במקום זאת את הארטיפקט של ה-build של ramdisk-recovery.img מ-build של aosp_arm64 ב-ci.android.com ולהשתמש בו כקובץ ה-binary של ה-ramdisk.

כשיש קובץ בינארי של דיסק RAM ועותקתם אותו ל-gki-ramdisk.lz4 בתיקיית השורש של build הליבה, אפשר ליצור קובץ אימג' להפעלה באמצעות הפקודה:

BUILD_BOOT_IMG=1 SKIP_VENDOR_BOOT=1 KERNEL_BINARY=Image GKI_RAMDISK_PREBUILT_BINARY=gki-ramdisk.lz4 BUILD_CONFIG=common/build.config.gki.aarch64 build/build.sh

אם אתם עובדים עם ארכיטקטורה מבוססת x86, מחליפים את Image ב-bzImage ואת aarch64 ב-x86_64:

BUILD_BOOT_IMG=1 SKIP_VENDOR_BOOT=1 KERNEL_BINARY=bzImage GKI_RAMDISK_PREBUILT_BINARY=gki-ramdisk.lz4 BUILD_CONFIG=common/build.config.gki.x86_64 build/build.sh

הקובץ הזה נמצא בספריית הארטיפקטים $KERNEL_ROOT/out/$KERNEL_VERSION/dist.

קובץ האימג' של האתחול נמצא ב-out/<kernel branch>/dist/boot.img.