《Linux核心修煉之道》——2.2 編譯核心

本節書摘來自異步社群《linux核心修煉之道》一書中的第2章，第2.2節，作者：華清遠見嵌入式教育訓練中心 任橋偉著，更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視

linux核心修煉之道

2.2.1　準備工作

雖然與配置核心相比，編譯核心所做的工作要少得多，但是在正式編譯之前，我們仍需要做一些必要的準備。

1．需要了解的基礎知識

首先我們需要了解系統中與編譯過程有關的目錄及檔案。

/boot/vmlinuz-< version >：用于啟動的壓縮核心鏡像。

/boot/system.map-< version >：存儲核心符号表。

/boot/initrd.img-< version >：一個鏡像檔案，類似ramdisk（initrd的全稱就是initial ramdisk），它将一些驅動程式和指令工具打包到img裡，比如sisc_mod、ext3、sd_mod等子產品和insmod、nash等指令，然後在開機的時候在記憶體裡開辟一段區域，釋放到那裡運作。

它的作用是，在沒有mount根分區（/）以前，系統要執行一些操作，比如挂載scsi驅動，此時就把initrd釋放到記憶體裡，作一個虛拟的/，然後執行其根目錄下的腳本，運作insmod等指令加載子產品。

/boot/grub/menu.lst：grub的配置檔案（不同的發行版中它可能位于不同位置）。

/lib/modules/：該目錄包含了核心子產品（包括系統自帶的和自己編譯的）及其他檔案，不同的子目錄由核心版本号來區分。

/lib/modules/< kernel-version >/build/：存放編譯新子產品所需的檔案，包括了makefile、.config、module.symvers（子產品符号資訊）以及核心頭檔案等。

/lib/modules/< kernel-version >/kernel/：存放子產品的ko檔案。

/lib/modules//modules.alias：子產品别名定義，子產品加載工具使用它來加載相應的子產品。

/lib/modules/< kernel-version >/modules.dep：定義了子產品間的依賴關系。

/lib/modules/< kernel-version >/modules.symbols：辨別符号屬于哪個子產品。

2．下載下傳核心源碼壓縮包

需要注意下載下傳bz2格式的壓縮包時，需要安裝bzip2工具進行解壓。

3．擷取相關更新檔

如果需要的某些特性并沒有被現有核心支援，則需要去擷取相關的更新檔。比如，為了使核心支援圖形化的啟動界面，我們可能要用到bootsplash工具。bootsplash項目的網站<code>http://www.bootsplash.org/</code>上提供了針對很多核心版本的更新檔供下載下傳。

4．建構編譯環境

編譯核心需要用到一系列的工具，在編譯之前，我們需要確定它們已經被安裝。下面是一些debian和ubuntu發行版上用到的工具包。

modutils：子產品工具。

kernel-package：包括了make-kpkg等工具。

patch：如果不需要為核心打更新檔，可以不安裝patch工具包。

build-essential：提供了c/c++的編譯環境，包括了gcc、make等工具。

5．備份

當修改核心時，我們必須準備一個能夠啟動的備用核心。實作該目的的一種方式是通過配置linux引導程式（lilo或grub）以允許使用者選擇啟動的核心映象，其中之一是從未修改過的核心的備份。

2.2.2　如何為核心打更新檔

通過打更新檔的方法更新核心版本，可以不用下載下傳整個源代碼。針對每個核心版本的更新檔檔案可以在ftp.kernel.org上面獲得，我們的問題是應該選擇哪個更新檔檔案，一個更新檔又到底應該打在哪個版本的核心上。

下面的内容簡單介紹了如何應用與解除安裝更新檔，詳細的内容也可以檢視核心文檔document/applying-patchs。

1．什麼是更新檔

一個更新檔就是一個文本文檔，由diff工具建立，它存放了兩個不同版本的源代碼之間的差異。為了正确地應用一個更新檔，我們需要知道這個更新檔檔案是以哪個版本為基礎産生出來的，以及它将把目前的源代碼變化到什麼新的版本，簡單地說，就是需要清楚産生這個更新檔檔案的兩個源碼版本的情況。

2．如何打更新檔和解除安裝更新檔

patch工具可以用于打更新檔和解除安裝更新檔。核心的更新檔是相對于儲存核心源碼的父目錄而生成的，這就意味着，更新檔檔案中的檔案路徑包含了核心源碼存放目錄的名字（比如linux-2.6.23/，或者像是“a/”和“b/”之類的其他名字）。但是很可能我們本地系統上的核心源碼存放目錄和更新檔中不比對，為了解決這個問題，我們需要切換到自己的源碼目錄，并且在執行patch指令的時候加上“-p1”參數，這樣就會去掉更新檔檔案中路徑的第一個分量。比如：

為了解除安裝一個以前打上的更新檔，需要使用“-r”參數。

3．如何利用更新檔更新核心版本

考慮這樣的幾個場景：将核心從2.6.23更新到2.6.24；将核心從2.6.23.8更新到2.6.24.6；将核心從2.6.23.6更新到2.6.23.8。不管處于哪種場景，打更新檔時要謹記的一點是：核心的更新檔檔案都是以2.6.x（基礎穩定版basic stable，2.6.x.y是穩定版stable）為基礎釋出的。下面對這3種場景的打更新檔過程分别進行介紹。

（1）将核心從2.6.23更新到2.6.24。這種情況，可直接使用更新檔檔案patch-2.6.24。

因為下載下傳得到的更新檔檔案通常是使用gzip或bzip2壓縮的格式，是以使用前還要将其解壓生成patch-x.y.z檔案。不過，我們也可以不用解壓，使用下面的指令形式：

（2）将核心從2.6.23.8更新到2.6.24.6。這種情況下，我們需要将更新的過程分解為幾個步驟，首先将2.6.23.8退回到2.6.23，然後再更新到2.6.24，最後更新到2.6.24.6。

（3）将核心從2.6.23.6更新到2.6.23.8。這種情況下，我們同樣需要将更新過程分解，首先将2.6.23.6退回到2.6.23，然後再更新到2.6.23.8。

4．patch的替代工具

除了patch之外，也有其他的用來打更新檔的工具，比如interdiff、ketchup等。

2.2.3　編譯步驟

下面是針對2.6核心的通用的編譯步驟。

（1）下載下傳源碼并解壓。

雖然我們可以将核心源碼存放在任何自己找得到的地方，但通常還是會将核心源碼下載下傳到/usr/src目錄并解壓（linus本人說不要解壓到這個目錄）。

（2）如果需要的話，下載下傳更新檔。

（3）進入剛剛解壓的核心源碼目錄。

（4）如果需要的話，為核心打更新檔。

（5）配置核心。

（6）編譯核心。

（7）安裝核心子產品。将所有編譯得到的核心子產品複制到/lib/modules/&lt; kernel-version &gt;/目錄下面。

（8）安裝核心。

make install主要完成了3個工作。

複制生成的核心映像到/boot目錄。在核心編譯完成後，源碼樹目錄arch/i386/boot/中會生成一個bzimage檔案，該檔案被複制到/boot目錄并重命名為vmlinuz-2.6.23。

生成initrd-&lt; kernel-version &gt;.img檔案。

配置引導程式（grub或lilo）。

（9）重新開機進入新核心。

2.2.4　文檔的編譯

核心源碼樹的documentation/目錄下面有大量的文檔，它們是核心最好的參考資料，對于我們學習核心有着重要的意義。我們可以使用下面的一些指令生成指定格式的文檔。

執行make htmldocs/pdfdocs/psdocs之後，在documentation/docbook/目錄下，會生成一些很重要的文檔：

kernel-api：核心開發的api手冊。

kernel-locking：核心加鎖的howto文檔。

kernel-hacking：核心開發的一些注意事項。

usb：usb host端的api手冊。

gadget：usb device端的api手冊。

2.2.5　編譯小技巧

下面是一些核心編譯過程中可以使用的小技巧。

（1）屏蔽編譯資訊。

（2）加速編譯過程。

可以使用“-j&lt; n &gt;”參數，其中n = 2 * cpu的個數，對于一般的單cpu系統，通常用是使用“-j2”參數，為編譯過程配置設定兩個任務，這樣在進行磁盤i/o操作時候，cpu就不會空閑了。

（3）使用verbose模式，将每一步執行的指令都列印出來，并重定向到一個檔案中去，這樣以後可以友善地查找子產品之間的依賴關系。

（4）使用ccache提高編譯速度。使用ccache時，需要更改源碼樹根目錄下面的makefile檔案，在cc和hostcc變量的定義前添加ccache。