目標

qemu上で起動するlinux kernelをビルドします。

できなかったこと

homebrewのclangでは、コンパイル出来ませんでした。理由はelf.hの不在です。brew install libelfでも解決出来ませんでした

docker+ubuntuの導入

諦めて、dockerと最小構成ubuntuでビルドすることにしました。

dockerインストール

ここからFree planを選んでApple Silicon用をダウンロードします。docker.imgファイルをマウントして、drag&dropでインストールです。

ターミナルから

% docker version
% docker run hello-world

で動作を確認してみてください。

私の場合、PATHがうまく通りませんでした。
なので、以下のコマンドを入力して/usr/local/binにdockerのファイルのパスを手動で通しました

% sudo ln -s /Applications/Docker.app/Contents/Resources/bin/docker /usr/local/bin/docker
% sudo ln -s /Applications/Docker.app/Contents/Resources/bin/docker-compose /usr/local/bin/docker-compose
% sudo ln -s /Applications/Docker.app/Contents/Resources/bin/docker-credential-desktop /usr/local/bin/docker-credential-desktop
% sudo ln -s /Applications/Docker.app/Contents/Resources/bin/docker-credential-osxkeychain /usr/local/bin/docker-credential-osxkeychain
% exec zsh

dockerとmacOS共用のフォルダをmacOSで作成しておきます

% cd ~
% mkdir docker-share

以下のコマンドでx86_64のubuntuが起動します。

% docker run -it \
  --platform=linux/amd64 \
  -v ~/docker-share:/work \
  ubuntu:24.04 bash

Ubuntu 24.04にkernelビルドに必要なツールをインストール

[ubuntu]
# apt update
# apt upgrade
# apt install -y \
  git \
  build-essential \
  bc \
  bison \
  flex \
  libssl-dev \
  libelf-dev \
  dwarves \
  ncurses-dev \
  pkg-config \
  ca-certificates

Kernel clone

[ubuntu]
# mkdir work
# cd work
# git clone https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git
# cd linux
# git tag | grep v6.12
v6.12
v6.12-rc1
v6.12-rc2
v6.12-rc3
v6.12-rc4
v6.12-rc5
v6.12-rc6
v6.12-rc7
% git checkout v6.12

確認です。

[ubuntu]
# git branch
* (HEAD detached at v6.12)
  master

ファーストコンパイル

[ubuntu]
# make allnoconfig
  HOSTCC  scripts/basic/fixdep
  HOSTCC  scripts/kconfig/conf.o
  HOSTCC  scripts/kconfig/confdata.o
  HOSTCC  scripts/kconfig/expr.o
  LEX     scripts/kconfig/lexer.lex.c
  YACC    scripts/kconfig/parser.tab.[ch]
  HOSTCC  scripts/kconfig/lexer.lex.o
  HOSTCC  scripts/kconfig/menu.o
  HOSTCC  scripts/kconfig/parser.tab.o
  HOSTCC  scripts/kconfig/preprocess.o
  HOSTCC  scripts/kconfig/symbol.o
  HOSTCC  scripts/kconfig/util.o
  HOSTLD  scripts/kconfig/conf
#
# configuration written to .config
#

.configの編集

以下のコマンドを入力します。

[ubuntu]
# make x86_64_defconfig

コンパイル＆修正

以下のコマンドを入力します。

[ubuntu]
# make -j$(nproc) bzImage

いくつかenterキーをおすと、ビルドが始まります。

エラー修正
私の環境の場合以下のエラーがでました。

root@fb4c69d876e1:/work/linux# make -j$(nproc) bzImage
mkdir -p /work/linux/tools/objtool && make O=/work/linux subdir=tools/objtool --no-print-directory -C objtool
  INSTALL libsubcmd_headers
  CALL    scripts/checksyscalls.sh
  CC      net/netlabel/netlabel_user.o
  CC      net/rfkill/core.o
  CC      net/netlabel/netlabel_kapi.o
  CC      net/rfkill/input.o
  CC      net/netlabel/netlabel_domainhash.o
  AR      net/rfkill/built-in.a
  CC      net/9p/mod.o
  CC      net/netlabel/netlabel_addrlist.o
  CC      net/netlabel/netlabel_mgmt.o
  CC      net/9p/client.o
  CC      net/9p/error.o
  CC      net/netlabel/netlabel_unlabeled.o
  CC      net/9p/protocol.o
  CC      net/9p/trans_common.o
  CC      net/netlabel/netlabel_cipso_v4.o
  CC      net/9p/trans_fd.o
  CC      net/9p/trans_virtio.o
make[4]: *** No rule to make target 'net/netfilter/xt_TCPMSS.o', needed by 'net/netfilter/built-in.a'.  Stop.
make[3]: *** [scripts/Makefile.build:478: net/netfilter] Error 2
make[3]: *** Waiting for unfinished jobs....
  CC      net/netlabel/netlabel_calipso.o
  AR      net/9p/built-in.a
  AR      net/netlabel/built-in.a
make[2]: *** [scripts/Makefile.build:478: net] Error 2
make[2]: *** Waiting for unfinished jobs....
make[1]: *** [/work/linux/Makefile:1936: .] Error 2
make: *** [Makefile:224: __sub-make] Error 2

以下のコマンドで修正しました

# scripts/config --disable CONFIG_NETFILTER
# scripts/config --disable CONFIG_NETFILTER_ADVANCED
# scripts/config --disable CONFIG_NETFILTER_XT_MATCH_TCPMSS
# make olddefconfig
# make -j$(nproc) bzImage

bzImageが完成しました。

initramfs作成

docker内で以下のツールをインストールします。

[ubuntu]
# apt install -y \
  git build-essential \
  bc bison flex \
  libssl-dev libelf-dev dwarves \
  cpio rsync \
  busybox-static

次に以下を実行します。

[ubuntu]
# mkdir -p /work/initramfs/rootfs
# cd /work/initramfs/rootfs

# mkdir -p bin sbin etc proc sys dev tmp root mnt

# cp /bin/busybox ./bin/

# chroot . /bin/busybox --install -s

# cat > /work/initramfs/rootfs/init <<'EOF'
#!/bin/sh
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys

mount -t devtmpfs none /dev 2>/dev/null || true

echo
echo "=== initramfs booted ==="
echo "Kernel cmdline: $(cat /proc/cmdline)"
echo

exec /bin/sh
EOF

# chmod +x /work/initramfs/rootfs/init

# cd /work/initramfs/rootfs
# find . -print0 | cpio --null -ov --format=newc | gzip -9 > /work/initramfs/initramfs.cpio.gz

macOSで以下を実行します。

% qemu-system-x86_64 \
  -machine q35 \
  -m 2048 \
  -cpu qemu64 \
  -kernel ~/docker-share/linux/arch/x86_64/boot/bzImage \
  -initrd ~/docker-share/initramfs/initramfs.cpio.gz \
  -append "console=ttyS0 rdinit=/init" \
  -nographic

以下のように表示されれば成功です。

=== initramfs booted ===
Kernel cmdline: initrd=initrd console=ttyS0 earlyprintk=ttyS0



BusyBox v1.36.1 (Ubuntu 1:1.36.1-6ubuntu3.1) built-in shell (ash)
Enter 'help' for a list of built-in commands.

/bin/sh: can't access tty; job control turned off
~ #

busyboxが動いているのでlsコマンドなど使用可能です。

終了方法

Ctrl+Dでshを終わります。（必要に応じてsyncしてください）

[  229.139209] Code: 66 2e 0f 1f 84 00 00 00 00 00 0f 1f 00 f3 0f 1e fa 48 c7 ce
[  229.139560] RSP: 002b:00007ffc26ce4858 EFLAGS: 00000246 ORIG_RAX: 00000000007
[  229.139772] RAX: ffffffffffffffda RBX: 0000000013b74940 RCX: 00000000004474cd
[  229.139902] RDX: 00000000000000e7 RSI: ffffffffffffffe0 RDI: 000000000000007f
[  229.140035] RBP: 00007ffc26ce4950 R08: 0000000000000000 R09: 0000000000000007
[  229.140177] R10: 0000000013b76db0 R11: 0000000000000246 R12: 00007ffc26ce4c60
[  229.140312] R13: 00007ffc26ce4c60 R14: 00000000005fc848 R15: 0000000000000000
[  229.140499]  </TASK>
[  229.141146] Kernel Offset: 0x14600000 from 0xffffffff81000000 (relocation ra)
[  229.141639] ---[ end Kernel panic - not syncing: Attempted to kill init! exi-

Ctrl+A, Xでqemu終了です。