獲取、編譯、安裝內(nèi)核

• 1 獲取內(nèi)核源碼
• • 安裝內(nèi)核源代碼
  • • 何處安裝源碼
  • 使用補(bǔ)丁
• 2 內(nèi)核源碼樹(shù)
• 3 編譯內(nèi)核
• • 減少編譯的垃圾信息
  • 衍生多個(gè)編譯作業(yè)
  • 安裝內(nèi)核
  • • 啟用指定內(nèi)核作為引導(dǎo)
• 4 內(nèi)核開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)
• • 沒(méi)有l(wèi)ibc庫(kù)
  • • 頭文件
  • 沒(méi)有內(nèi)存保護(hù)機(jī)制
  • 容積小而固定的棧

1 獲取內(nèi)核源碼

在linux內(nèi)核官方網(wǎng)站http://www.kernel.org，可以獲得當(dāng)前最新版本Linux源碼碼。如果想找一些老版本的源代碼，可以：https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/下載。

安裝內(nèi)核源代碼

內(nèi)核壓縮以GNU zip(gzip)和bzip2兩種形式發(fā)布。以bzip2形式發(fā)布的Linux內(nèi)核叫做linux-x.y.z.tar.bz2，這里x.y.z是內(nèi)核源碼的具體版本。如果壓縮形式是bzip2，則運(yùn)行：

tar rvjf linux-x.y.z.tar.bz2

如果壓縮形式是GNU的zip，則運(yùn)行：

tar xvzf linux-x.y.z.tar.gz

何處安裝源碼

內(nèi)核源碼一般安裝在/usr/src/具體linux版本 目錄下。不要以root身份對(duì)內(nèi)核進(jìn)行修改，而應(yīng)當(dāng)是，建立自己的主目錄。僅以root身份安裝新內(nèi)核，即使在安裝新內(nèi)核時(shí)，/usr/src/linux目錄都應(yīng)當(dāng)原封不動(dòng)。

使用補(bǔ)丁

在linu內(nèi)核社區(qū)中，補(bǔ)丁是通用語(yǔ)。你可以以補(bǔ)丁的形式發(fā)布對(duì)代碼的修改，也可以以補(bǔ)丁的形式接收其他人所做的修改。內(nèi)核版本不斷更新，增量補(bǔ)丁可以作為版本轉(zhuǎn)移的橋梁。你不在需要下載內(nèi)核源碼的全部壓縮，而只需給舊版本打上一個(gè)增量補(bǔ)丁，讓其舊貌換新顏，更新內(nèi)核版本。只需運(yùn)行：

patch-p1 < ../patch-x.y.z

一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)給定版本的內(nèi)核補(bǔ)丁總是打在前一個(gè)版本上。

2 內(nèi)核源碼樹(shù)

內(nèi)核源碼樹(shù)由很多目錄組成，而大多數(shù)目錄又包含更多子目錄。源碼樹(shù)的根目錄及其子目錄如下表：

目錄描述

arch	特定體系結(jié)構(gòu)的源碼
crypto	Crypto API
Documentation	內(nèi)核源碼文檔
drivers	設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
fs	VFS和各種文件系統(tǒng)
include	內(nèi)核頭文件
init	內(nèi)核引導(dǎo)和初始化
ipc	進(jìn)程間通信代碼
kernel	像調(diào)度程序這樣的核心子系統(tǒng)
lib	通用內(nèi)核函數(shù)
mm	內(nèi)存管理子系統(tǒng)和VM
net	網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)
scrripts	編譯內(nèi)核所用的腳本
security	Linux安全模塊
sound	語(yǔ)音子系統(tǒng)
usr	早期用戶(hù)空間代碼

在源碼樹(shù)根目錄中，COPYING是內(nèi)核許可證，CREDITS是開(kāi)發(fā)者列表。MAINTAINERS是維護(hù)者列表，維護(hù)內(nèi)核子系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)程序。最后，Makefile是Makefile內(nèi)核的基礎(chǔ)

3 編譯內(nèi)核

在編譯內(nèi)核之前，首先你必須配置它。可以配置的各種選項(xiàng)，以CONFIG_FEATURE形式表示，其前綴為CONFIG。例如，對(duì)稱(chēng)處理器(SMP)的配置選項(xiàng)為CONFIG_SMP。如果設(shè)置了該選項(xiàng)，則SMP啟用，否則，SMP不起作用。
這些配置項(xiàng)要么是二選一，要么是三選一。二選一就是yes或no。三選一可以是yes、no或module。module意味著該配置項(xiàng)被選定了，但編譯的時(shí)候這部分功能的實(shí)現(xiàn)代碼是以模塊（一種可以動(dòng)態(tài)安裝的獨(dú)立代碼段）的形式生成。在三選一的情況下，yes表示把代碼編譯進(jìn)內(nèi)核映射中，而不是作為一個(gè)模塊。

內(nèi)核提供了各種不同的工具來(lái)簡(jiǎn)化內(nèi)核配置。最簡(jiǎn)單的一種是基于文本的命令行工具：

make config

該工具會(huì)挨個(gè)遍歷所有配置項(xiàng)，要求用戶(hù)選擇yes、no或module。

如果該命令不能執(zhí)行，說(shuō)明沒(méi)有安裝一些工具，可以根據(jù)提示安裝，我的需要安裝make、gcc、bison、flex

sudo apt-get install make gcc bison flex

這個(gè)過(guò)程很耗費(fèi)時(shí)間，所以，除非你的工作是按小時(shí)計(jì)費(fèi)的，否則你應(yīng)該多利用基于ncuse編譯的圖形界面工具。

make menuconfig

或者基于X11的圖形工具

make xconfig

或用基于gtk+圖形工具

make gconfig

這三種工具將所有配置項(xiàng)分門(mén)別類(lèi)放置，比如按處理器類(lèi)別和特點(diǎn)，你可以按類(lèi)移動(dòng)、瀏覽內(nèi)核選項(xiàng)，當(dāng)然也可以修改其值。
命令：

make defconfig

通過(guò)這條命令為你的體系結(jié)構(gòu)創(chuàng)建一個(gè)默認(rèn)的配置。盡管這些默認(rèn)值有點(diǎn)隨意性，但是，如果你從未配置過(guò)內(nèi)核，那就會(huì)提供一個(gè)良好的開(kāi)端。

執(zhí)行完，幫我配置的是x86_64_defconfig。這些配置項(xiàng)會(huì)存放在內(nèi)核代碼樹(shù)根目錄下的.config文件中，我們也可修改它，打開(kāi)看看

再修改過(guò)配置文件之后，或者在用舊的配置文件配置新的代碼樹(shù)的時(shí)候，應(yīng)該驗(yàn)證和更新配置：

make oldconfig

一旦內(nèi)核配置好了，就可以編譯它了，執(zhí)行命令：

make

減少編譯的垃圾信息

我們希望在編譯時(shí)看到錯(cuò)誤和警告消息，但對(duì)匆匆掠過(guò)屏幕的垃圾信息不感興趣，可以使用如下命令

make > /dev/null

就可以把無(wú)用的輸出信息重定向到永無(wú)返回值的黑洞/dev/null

衍生多個(gè)編譯作業(yè)

多個(gè)作業(yè)獨(dú)立并發(fā)運(yùn)行，可以提高處理器系統(tǒng)上的編譯過(guò)程。默認(rèn)情況下，make只衍生一個(gè)作業(yè)。為了可以以多個(gè)作業(yè)編譯內(nèi)核，使用一下命令：

make -jn

n是要衍生的作業(yè)數(shù)，在實(shí)際中，每個(gè)處理器一般衍生一個(gè)或者兩個(gè)作業(yè)。例如，在一個(gè)雙處理器上，可以輸入如下命令：

make -j4

安裝內(nèi)核

在內(nèi)核編譯好了之后，還需要安裝它。怎么安裝就和體系架構(gòu)以及啟動(dòng)引導(dǎo)工具(boot loader)息息相關(guān)了—查閱啟動(dòng)引導(dǎo)工具的說(shuō)明，按照它的指導(dǎo)將內(nèi)核映像拷貝到合適的位置，并且按照啟動(dòng)要求安裝它。一定要保證隨時(shí)有一個(gè)或兩個(gè)可以啟動(dòng)的內(nèi)核，以放新編譯的內(nèi)核出現(xiàn)問(wèn)題。
安裝命令：

sudo make install

模塊的安裝是自動(dòng)的，也是獨(dú)立于體系結(jié)構(gòu)的。以root身份，只要運(yùn)行：

sudo make modules_install

就可以把所有編譯號(hào)的模塊安裝到正確的主目錄/lib下


可以看到，編譯的內(nèi)核版本號(hào)是5.0.0

同時(shí)也列出了還有那個(gè)內(nèi)核

查看現(xiàn)在使用的內(nèi)核版本

啟用指定內(nèi)核作為引導(dǎo)

輸入下列命令將內(nèi)核作為引導(dǎo)，將數(shù)字更改為你自己編譯的版本號(hào)：

sudo update-initramfs -c -k 5.0.0

跟新一下grub：

sudo update-grub

之后重啟即可在啟動(dòng)界面選擇需要重啟的內(nèi)核。如果看不到重啟選擇界面，執(zhí)行以下操作。
輸入命令：

sudo vim /etc/default/grub

注釋掉hidden那一行，將timeout更改為較大值，這里改為了10

之后執(zhí)行

sudo update-grub

重啟即可看到下面此單，選擇高級(jí)選項(xiàng)，進(jìn)入后選擇編譯安裝好的內(nèi)核進(jìn)入即可，

選擇我們剛剛編譯好的內(nèi)核，5.0.0，倒數(shù)第二個(gè)

可以看到是我們編譯的內(nèi)核

4 內(nèi)核開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)

沒(méi)有l(wèi)ibc庫(kù)

與用戶(hù)空間的應(yīng)用程序不同，內(nèi)核不能鏈接使用標(biāo)準(zhǔn)C函數(shù)庫(kù)。最主要的原因是對(duì)于內(nèi)核來(lái)說(shuō)，完整的C庫(kù)太大了，影響速度和大小。
大部分常用的C庫(kù)函數(shù)在內(nèi)核中都已經(jīng)得到了實(shí)現(xiàn)。比如說(shuō)操作字符串的函數(shù)組就位與lib/string.c文件中。只要包含<linux/string.h>頭文件就可以使用。

頭文件

內(nèi)核源代碼文件不能包含外部頭文件，所說(shuō)的頭文件是指組成內(nèi)核源代碼樹(shù)的內(nèi)核頭文件。
在沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的函數(shù)中，最著名的就數(shù)printf()函數(shù)了。內(nèi)核代碼雖然無(wú)法調(diào)用printf()，但它可以調(diào)用printk()函數(shù)。printk()函數(shù)負(fù)責(zé)把格式化好的字符串拷貝到內(nèi)核日志緩存區(qū)上，這樣，syslog程序就可以通過(guò)讀取緩沖區(qū)來(lái)獲取內(nèi)核信息。

沒(méi)有內(nèi)存保護(hù)機(jī)制

如果一個(gè)用戶(hù)程序試圖進(jìn)行一次非法的內(nèi)存訪問(wèn)，內(nèi)核會(huì)出現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)誤，發(fā)送SIGSEGV，并結(jié)束整個(gè)進(jìn)程。然而，如果是內(nèi)核自己非法訪問(wèn)了內(nèi)存，那后果就很難控制了。內(nèi)核中發(fā)生的內(nèi)存錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致oops，這是內(nèi)核中常見(jiàn)的一類(lèi)錯(cuò)誤。
此外，內(nèi)核中的內(nèi)存都不分頁(yè)，也就是說(shuō)，每用掉一個(gè)字節(jié)，物理內(nèi)存就減少一個(gè)字節(jié)。所以，在你想往內(nèi)核加入什么新功能的時(shí)候，要記住這一點(diǎn)。

容積小而固定的棧

內(nèi)核棧的準(zhǔn)確大小隨體系結(jié)構(gòu)而變，但都是兩頁(yè)。每個(gè)處理器都有自己的棧

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的linux内核设计与实现---从内核出发的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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