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！