构建内核

本页详细介绍了为 Android 设备构建自定义内核的流程。以下说明会逐步指导您如何选择正确的源代码,构建内核,以及将结果嵌入到根据 Android 开源项目 (AOSP) 构建的系统映像中。

您可以使用 Repo 获取最新的内核源代码;通过在源代码检出的根目录下运行 build/build.sh 可构建这些内核源代码,而无需更多配置。

下载源代码和构建工具

对于最新的内核,可以使用 repo 下载源代码、工具链和构建脚本。一些内核(例如 Pixel 3 内核)需要从多个 git 仓库获取源代码,而其他内核(如通用内核)只需要一份源代码。使用 repo 方法可确保源目录设置正确。

下载相应分支的源代码:

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

下表列出了可通过此方法获取的内核的 BRANCH 名称。

设备 AOSP 树中的二进制文件路径 Repo 分支
Pixel 7 (panther)
Pixel 7 Pro (cheetah)
device/google/pantah-kernel android-gs-pantah-5.10-android13-qpr2
Pixel 6a (bluejay) device/google/bluejay-kernel android-gs-bluejay-5.10-android13-qpr2
Pixel 6 (oriole)
Pixel 6 Pro (raven)
device/google/raviole-kernel android-gs-raviole-5.10-android13-qpr2
Pixel 5a (barbet)
Pixel 5 (redfin)
Pixel 4a (5G) (bramble)
device/google/redbull-kernel android-msm-redbull-4.19-android13-qpr2
Pixel 4a (sunfish) device/google/sunfish-kernel android-msm-sunfish-4.14-android13-qpr2
Pixel 4 (flame)
Pixel 4 XL (coral)
device/google/coral-kernel android-msm-coral-4.14-android13
Pixel 3a (sargo)
Pixel 3a XL (bonito)
device/google/bonito-kernel android-msm-bonito-4.9-android12L
Pixel 3 (blueline)
Pixel 3 XL (crosshatch)
device/google/crosshatch-kernel android-msm-crosshatch-4.9-android12
Pixel 2 (walleye)
Pixel 2 XL (taimen)
device/google/wahoo-kernel android-msm-wahoo-4.4-android10-qpr3
Pixel (sailfish)
Pixel XL (marlin)
device/google/marlin-kernel android-msm-marlin-3.18-pie-qpr2
Hikey960 device/linaro/hikey-kernel hikey-linaro-android-4.14
hikey-linaro-android-4.19
common-android12-5.4
common-android13-5.10
Beagle x15 device/ti/beagle_x15-kernel omap-beagle-x15-android-4.14
omap-beagle-x15-android-4.19
Android 通用内核 N/A common-android-4.4
common-android-4.9
common-android-4.14
common-android-4.19
common-android-4.19-stable
common-android11-5.4
common-android12-5.4
common-android12-5.10
common-android13-5.10
common-android13-5.15
common-android14-5.15
common-android14-6.1
common-android-mainline

构建内核

然后使用以下内容构建内核:

build/build.sh

内核二进制文件、模块和相应的映像位于 out/BRANCH/dist 目录下。

使用 Bazel 构建 (Kleaf)

Android 13 引入了使用 Bazel 构建内核的功能,以取代 build/build.sh

如需为 aarch64 架构构建 GKI 内核,请查看不低于 Android 13 的 Android 通用内核分支,然后运行以下命令:

tools/bazel build //common:kernel_aarch64_dist

如需创建分发版本,请运行以下命令:

tools/bazel run //common:kernel_aarch64_dist -- --dist_dir=$DIST_DIR

之后,内核二进制文件、模块和相应的映像会置于 $DIST_DIR 目录中。如果未指定 --dist_dir,请参阅该命令的输出以了解工件的位置。如需了解详情,请参阅 AOSP 文档

为虚拟设备构建供应商模块

Android 11 引入了 GKI,用于将内核拆分为由 Google 维护的内核映像和由供应商维护的模块,二者分别单独构建。

以下示例展示了内核映像配置:

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

以下示例展示了模块配置(Cuttlefish 和模拟器):

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

在 Android 12 中,Cuttlefish 和 Goldfish 融合,因此它们共享同一个内核:virtual_device。如需构建该内核的模块,请使用以下 build 配置:

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

Android 13 引入了使用 Bazel (Kleaf) 构建内核的功能,以取代 build.sh

如需构建 virtual_device 的模块,请运行以下命令:

tools/bazel build //common-modules/virtual-device:virtual_device_x86_64_dist

如需创建分发版本,请运行以下命令:

tools/bazel run //common-modules/virtual-device:virtual_device_x86_64_dist -- --dist_dir=$DIST_DIR

如需详细了解如何使用 Bazel 构建 Android 内核,请参阅:Kleaf - 使用 Bazel 构建 Android 内核

如需详细了解对各个架构的 Kleaf 支持,请参阅对设备和内核的 Kleaf 支持

对设备和内核的 Kleaf 支持

下表列出了对各个设备内核的 Kleaf 支持。对于未列出的设备,请与设备制造商联系。

设备 Repo 分支 Kleaf 支持 build/build.sh 支持
Android 通用内核
db845c
虚拟设备(x86_64、arm64)
虚拟设备(i686、arm)
Rockpi4
common-android-4.4
common-android-4.9
common-android-4.14
common-android-4.19
common-android-4.19-stable
common-android11-5.4
common-android12-5.4
common-android12-5.10
Android 通用内核 common-android13-5.10
common-android13-5.15
✅(官方)1
Android 通用内核 common-android14-5.15
common-android14-6.1
common-android-mainline
db845c common-android13-5.10
db845c common-android13-5.15 ✅(官方)1
db845c common-android14-5.15
common-android14-6.1
common-android-mainline
虚拟设备(x86_64、arm64) common-android13-5.10
common-android13-5.15
✅(官方)1 ⚠️(未维护)2
虚拟设备(x86_64、arm64) common-android14-5.15
common-android14-6.1
common-android-mainline
虚拟设备(i686、arm) common-android13-5.10
common-android13-5.15
虚拟设备(i686、arm) common-android14-5.15
common-android14-6.1
common-android-mainline
Rockpi4 common-android13-5.10
common-android13-5.15
Rockpi4 common-android14-5.15
common-android14-6.1
common-android-mainline
Hikey960 hikey-linaro-android-4.14
hikey-linaro-android-4.19
common-android12-5.4
common-android13-5.10
fips140 模块 common-android12-5.10
common-android13-5.10
common-android13-5.15
fips140 模块 common-android14-5.15

1“官方”表示此为官方的内核构建方式,即使也有可能采用其他方式构建内核。

2“未维护”表示使用此方法应该可以构建内核,但此构建方法未持续测试。未来,此方法可能会停止构建。请改用“官方”方法进行构建。

运行内核

您可以通过多种方式运行以自定义方式构建的内核。下面介绍了几种适合各种开发场景的已知方法。

嵌入到 Android 映像构建中

Image.lz4-dtb 复制到 AOSP 树中相应的内核二进制文件位置,然后重新构建启动映像。

或者,您也可以在使用 make bootimage(或用于构建启动映像的任何其他 make 命令行)时定义 TARGET_PREBUILT_KERNEL 变量。所有设备均支持该变量,因为它是通过 device/common/populate-new-device.sh 进行设置的。例如:

export TARGET_PREBUILT_KERNEL=DIST_DIR/Image.lz4-dtb

使用 fastboot 刷新和启动内核

最新的设备具有引导加载程序扩展,可以简化生成和启动启动映像的过程。

要启动内核而不刷新,请运行以下命令:

adb reboot bootloader
fastboot boot Image.lz4-dtb

使用此方法时,内核实际上并未刷新,因此不会在重新启动时保留。

自定义内核 build

如需为 Kleaf build 自定义内核 build,请参阅 Kleaf 文档

对于 build/build.sh,构建流程和结果可能会受环境变量的影响。它们中的大多数是可选的,并且每个内核分支都应该具有适当的默认配置。此处列出了最常用的变量。如需完整(且最新)的列表,请参阅 build/build.sh

环境变量 说明 示例
BUILD_CONFIG 用于初始化构建环境的 build 配置文件。必须相对于 Repo 根目录定义其具体位置。默认为 build.config
必须为通用内核指定此变量。
BUILD_CONFIG=common/build.config.gki.aarch64
CC 替换要使用的编译器。回退至 build.config 定义的默认编译器。 CC=clang
DIST_DIR 内核分发版本的基本输出目录。 DIST_DIR=/path/to/my/dist
OUT_DIR 内核 build 的基本输出目录。 OUT_DIR=/path/to/my/out
SKIP_DEFCONFIG 跳过 make defconfig SKIP_DEFCONFIG=1
SKIP_MRPROPER 跳过 make mrproper SKIP_MRPROPER=1

本地构建的自定义内核配置

如果您需要定期切换内核配置选项(例如在开发某项功能时),或者需要设置一个用于开发的选项,可以通过维护 build 配置的本地修改或副本来实现这种灵活性。

POST_DEFCONFIG_CMDS 变量设为一个在常规 make defconfig 步骤完成后立即接受评估的语句。由于 build.config 文件源于构建环境,因此 build.config 中定义的函数可以作为 post-defconfig 命令的一部分进行调用。

一个常见示例是在开发期间针对 crosshatch 内核停用链接时优化 (LTO)。虽然 LTO 对已发布的内核有益,但构建时产生的开销可能巨大。添加到本地 build.config 的以下代码段将在使用 build/build.sh 时永久停用 LTO。

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)
}

确定内核版本

您可以通过以下两个来源确定要构建的正确版本:AOSP 树和系统映像。

AOSP 树中的内核版本

AOSP 树包含预构建的内核版本。git 日志会在提交消息中显示正确的版本:

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

如果内核版本未在 git 日志中列出,请从系统映像中获取,如下所述。

系统映像中的内核版本

如需确定系统映像中使用的内核版本,请对内核文件运行以下命令:

file kernel

对于 Image.lz4-dtb 文件,请运行以下命令:

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

构建启动映像

可以使用内核构建环境构建启动映像。

使用 init_boot 为设备构建启动映像

对于具有 init_boot 分区的设备,启动映像会与内核一起构建。initramfs 映像未嵌入到启动映像中。

例如,使用 Kleaf,您或许可使用以下代码构建 GKI 启动映像:

tools/bazel run //common:kernel_aarch64_dist -- --dist_dir=$DIST_DIR

借助 build/build.sh,您或许可使用以下代码构建 GKI 启动映像:

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

GKI 启动映像位于 $DIST_DIR 中。

在不使用 init_boot 的情况下为设备构建启动映像

对于没有 init_boot 分区的设备来说,您需要一个 ramdisk 二进制文件,该二进制文件可以通过下载 GKI 启动映像后解压缩来获取。关联的 Android 版本中的任何 GKI 启动映像都可以使用。

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

目标文件夹是内核树的顶级目录(当前的工作目录)。

如果您使用 AOSP master 进行开发,则可以从 ci.android.com 上的 aosp_arm64 build 中下载 ramdisk-recovery.img 构建工件,并将其用作 ramdisk 二进制文件。

当您拥有 ramdisk 二进制文件并将其复制到内核 build 的根目录中的 gki-ramdisk.lz4 时,可以通过执行以下命令来生成启动映像:

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

如果您使用的是基于 x86 的架构,请将 Image 替换为 bzImage,将 aarch64 替换为 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

该文件位于工件目录 $KERNEL_ROOT/out/$KERNEL_VERSION/dist 中。

启动映像位于 out/<kernel branch>/dist/boot.img