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  • linux内核学习之二:编译内核

         在linux内核学习系列的第一课中讲述了搭建学习环境的过程(http://www.cnblogs.com/xiongyuanxiong/p/3523306.html),环境搭好后,马上就进入到下一环节--编译内核。linux的内核是整个系统最核心的部分,内核的功能基本上决定了系统的能力。

         linux的内核代码使用的是GPL授权,允许自由下载,修改并重新发布内核,只要求发布修改后的内核的同时提供源代码。各种各样的内核版本众多,几乎所有的linux发行版都会对内核进行或多或少的修改,debian也不例外。这些内核都有个源头,即Linus维护的官方内核,其他的内核几乎都是建立在官方内核的基础上的。我们的内核学习,也是以官方内核为准。

         linux官方内核的网站是:www.kernel.org。从里面可以了解到内核开发的最新动态,现在就把该网址加入收藏夹吧。(另外有个网站:www.lwn.net里面有许多linux大牛发表的观点,也值得收藏)。从linux内核3.0开始,内核版本命名采用的策略跟以前不一样,命名格式为3.A.B,其中A为内核的版本,B为补丁的版本。即3.A.B与3.A.C的内核是相同的版本,具有相同的功能,如果C>B,只是说明3.A.C相比3.A.B修补了一些BUG而已。进入内核3.0时代后,内核的开发工作发展迅速,版本更新得很快,第一个3.0版本是在2011年7月,而现在,最新的稳定版已是3.12.8,而新的3.13版内核开发工作也已接近尾声,即将发布稳定版了。("zh.wikipedia.org/wiki/linux"内核"介绍了部分版本的特性)。 

    1 选择内核版本

         首先我们需要从www.kernel.org选择一个版本。实际上从2.6版本开始,内核的架构没有特别大的变动,基本上是添加新的功能,添加新的驱动的支持,内核接口有一些变动。另外,除非不得已,不要再使用2.4及更低版本,因为2.6内核的整个架构经过全面重新设计,效率更高,功能更完善,也更安全。我觉得尽量选择与发行版使用的内核版本差不多的话会比较好点,内核跟其他组件相对会配合得好些,不知是不是这样。debian7.3使用的内核是3.2的,而现在该内核版本的最新版为3.2.54,使用相同内核版本的带有最新补丁的内核重编译并替换原来的内核,可以最大程度上减少与系统其他部分的兼容性问题,这样我们可以将主要精力集中在内核的学习上。下载得到的内核名为linux-3.2.54.tar.xz。下面将描述在上一课中搭建的“windows7+vmware10.0.1+debian7.3”的系统中编译内核linux-3.2.54的步骤,在真实机器上安装的debian7.3系统上编译的方法也是类似的。

    2 安装vmware-tools

         内核文件下载好后,需复制到vmware客户系统(即debian系统)。最好的方法是使用vmware提供的文件共享功能,这个功能由vmware-tools软件包提供,需要先安装该软件包。首先设置共享目录,在VMware菜单栏上点击"虚拟机"-->"设置",打开设置页面,点击"选项"属性页,点击"共享文件夹",在右端选择"总是启用",再点击"添加",按提示设置主机中用于共享的目录路径和共享名称(我用的是workspace)。
    启动debian系统后,点击菜单栏的"虚拟机"-->"安装VMWare Tools"。稍等片刻后,虚拟机的CD光驱动应该已经有了vmware-tools的安装盘。在debian系统按以下步骤进行:
    挂载光盘:sudo mount /dev/cdrom /media/cdrom
    复制安装包: cp /media/cdrom/VM*.tar.gz ./
    解压安装包:tar -xvf ./VM*.tar.gz
    cd ./vmware-tools-distrib
    安装:sudo ./vmware-install.pl(安装过程中所有选项都使用默认即可)
    安装完成了,检查发现/mnt目录下多了一项hgfs目录,里面是主机共享目录,即/mnt/hgfs/workspace。

    3 准备新的内核源代码

         将下载的内核源代码放在上一步中设置的主机共享目录中,然后解压到默认的内核源代码目录:sudo tar -xvf /mnt/hgfs/workspace/linux-*.tar.gz -C /usr/src
    /usr/src目录下是专门存放内核源代码的。放在其他目录也可以编译的,不过我们还是遵循通用的规则吧。我们的debian系统是64位版本(正式名称是x86_64),为了避免出现问题,我们的内核也将编译成x86_64版本,故修改下源代码目录名称:sudo mv /usr/src/linux-3.2.54 /usr/src/linux-3.2.54.x86_64.同时把源代码目录下的Makefile文件内容也改一下:
    sudo vim /usr/src/linux-3.2.54.x86_64/Makefile
    搜索字符串"EXTRAVERSION =",在"="后面加上".x86_64"。
    这样,编译出来的内核镜像,模块目录等都会自动加上".x86_64"后缀。

    4 配置内核

         配置内核就是告诉编译器,源代码中的哪些功能要编译进内核,哪些编译成模块,哪些不需要编译。源码中包含了几千个选择,因此配置内核是个很复杂很吃力的工作,为了简化这个工作,内核开发者为各个平台编写了默认的简单配置文件。以x86平台为例,配置文件放在"arch/x86/configs"目录下,可将这些配置文件作为配置工作的起点,选择其中一个文件复制到源码目录下,并命令名为".config"(注意前面有个".",它是隐藏文件),这是内核编译时使用的配置文件,也是内核配置工具启动时加载的文件,当然内核配置修改后的配置信息也保存在这个文件里。
    由于VMWare的硬件与普通的硬件不同,用内核开发者提供的配置文件编译出来的内核无法引导系统,我们先暂时忽略有关内核配置的复杂细节,走条捷径,以debian系统安装时产生的配置文件作为我们配置内核的起点。既然debian能引导,用它编译出来的内核应该不会有什么大问题,复制debian的配置文件到源代码目录,并配置:
    sudo cp /boot/config-3.2.0-4-amd64 /usr/src/linux-3.2.54.x86_64/.config
    cd /usr/src/linux-3.2.54.x86_64/
    sudo make menuconfig
         即使不修改内核的配置还是需要执行sudo make menuconfig,因为发行版的内核可能经过修改,使用的.config也可能会有差异,执行一下sudo make menuconfig,它会重新分析.config文件,设置文件中描述的配置信息,退出后再保存成新内核适用的.config文件(退出时,配置工具会询问你是否保存修改,需要选择"yes")。

    5 编译,安装新内核

         内核配置完成了,可以编译内核了,分别执行以下命令,进行编译并安装内核:
    sudo make
    sudo make modules_install
    sudo make install
         make命令根据配置信息进行编译,包括模块。debian系统默认加入了许多驱动模块,整个编译过程比较耗时,估计长达1.5~2个小时,在编译时可能出现各种问题,需要根据错误提示进行修改。本次编译模块时就提示“drivers/staging/rts5139”这个模块编译出错,这是一个USB读卡器的驱动,不是什么必需的驱动,直接在内核配置中去掉该模块吧。因此,重新执行sudo make menuconfig,找到该模块:“Device Drivers”-->"Staging drivers"-->"Realtek RTS5139 USB card reader support"。去掉该模块支持,退出保存,重新执行sudo make。
         make modules_install命令用于安装可装载模块,这些模块会自动安装到/lib/modules/3.2.54.x86_64下。     
         make install命令执行三个操作:复制内核镜像到/boot目录下;生成initrd-img;更新grub。命令成功执行成功后,新的内核已可以使用,并且列在引导菜单中。

    6 重启系统

         重启系统,grub引导选项中多了我们新编译的内核选择,选择新内核引导。进入系统后执行命令uname -r 查看当前的内核版本,显示为“3.2.54.x86_64”,确实是我们新编译的内核。不过,在VMWare中重编译内核后,vmware-tools的文件共享功能不起作用了,这是因为vmware-tools中包含了内核模块,重编译后,这些模块不能再正常加载了。只需执行命令:sudo vmware-config-tools.pl(全部使用默认选项),重新配置vmware-tools即可让共享功能正常使用。

         任务完成,可以收工!

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