谈一谈关于Linux内核编译详解原理

前言：为什么要做这个启动盘，因为内核编译是很危险的，中间出了错系统则直接崩溃，然后就无法开机了，你将看到一个_在你的左上角闪烁。知道启动盘可以帮你从外置设备启动系统，能启动系统才能恢复系统。

1.编译前准备

一个可用的大于8G的USB启动盘，格式化为ext3、ext4或VFAT格式。

下载一个镜像文件，下文假设为ubuntu-16.04-64.iso。

一台可以使用的且装有Linux系统的主机（最好装有Centos或Ubuntu)，并且具有root权限。

2.安装引导程序

我的u盘只有一个分区，且为/dev/sdb1（以自己的为准。通过lsblk -l 查看)。

syslinux /dev/sdb1

3.创建临时挂载点

为ubuntu-16.04-64.iso和USB存储设备创建挂载点：

mkdir /mnt/isoboot/ /mnt/diskboot

4.挂载ubuntu-16.04-64.iso

-o loop 选项用于创建一个伪设备，让他像设备块一样工作，此时这个目录可以看成一个块设备，如果不理解就可以看成插了一个U盘，里面有你烧录的系统。

mount -o loop ubuntu-16.04-64.iso /mnt/isoboot 

5.挂载USB存储设备

mount /dev/sdb1 /mnt/diskboot 

6.把镜像中isolinux文件复制到U盘

cp -r /mnt/isoboot/isolinux/* /mnt/diskboot 

7.将镜像里的isolinux.cfg复制到u盘

grep -v local的意思是排除保护local的字段：

grep -v local /mnt/isoboot/isolinux/isolinux.cfg >  /mnt/diskboot/syslinux.cfg 

8.卸载镜像和u盘挂载点

完成以上步骤后执行：

umount /mnt/isoboot /mnt/diskboot 

9.重启系统，插上USB启动盘，用USB启动盘启动系统

如果没有从U盘启动，可能需要进入bios界面调整启动顺序，把U盘调整为第一顺序，尝试在开机后迅速按F2、F10、F12（主机型号不同则不同）。

下载、配置并构建内核

配置内核前检查自己的U盘是否在有足够多的空间，最好留存4G以上的空间。

1.下载内核

官网下有http和git两种下载方式，国内用户使用http下载较快，git更加官方，而且里面注明了内核的作者是谁，你可以下载到托瓦茨的内核。

HTTP  https://www.kernel.org/pub/GIT   https://git.kernel.org/    https://kernel.ubuntu.com/ 

使用http下载的读者点进去后进入linux目录，再进入kernel目录，再选择版本。

以4.0x为例：https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/

下载方式，wget：

wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.0.5.tar.gz 

下面有.gzip格式的和.bzip2格式的tar包，.gzip格式的使用命令(xyz代表版本号）：

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

.zip格式：

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

2.安装软件依赖

在编译之前，需要在你的操作机上安装一些软件。

build-essential用于在x86_64或arm64系统上编译内核，如果你是armhr（32位的arm架构），可能下面的内容不适合你。

• 安装最新版本的gcc。
• 安装ncurses开发包。
• 还有其他用于交叉编译的软件。
• 安装ncurse-dev，运行make menuconfig时需要用到。

apt-get update && apt-get upgrade
apt-get install build-essential
apt-get install build-essential gcc
apt-get install libncurses5-dev
apt-get install binutils-multiarch
apt-get install alien
apt-get install ncurses-dev

3.解压刚才下载的内核包并进入到目录下

4.在该目录下执行命令:make menuconfig

以下选项根据需求勾选，新手不要随意乱动配置项，安装默认配置就可以了，保存后退出。

5.编译内核

输入命令 -j 5代表开5个进程同时编译，速度比直接运行make要快很多。但是前提是你的CPU是多核多进程的，我的CPU4核，但是我写的5，意思是超频编译，实际上和4没什么区别，因为硬件条件摆在那。

编译需要至少半个小时，耐心等待。

make -j 5 

十.安装和启动内核

编译完后，可以安装内核了。首先确保你为当前系统的重要数据做了备份。此外，需要把/boot下的内容复制到一个格式为FAT32的外部存储媒介上。（如u盘，格式化的方法请百度）

1.安装驱动程序

在内核的目录下执行，这个命令会把所有模块复制到当前的/lib/modules下对应的内核版本的子目录中：

make modules_install 

2.安装内核

这条命令将执行/sbin/installkernel文件，新内核会被复制到/boot/vmlinuz-{version}，version为当前内核的版本号。实际上是一个软连接，链接到真实内核，如果/boot/vmlinuz-{version}存在，将会被覆盖并链接到新内核。旧内核会被保存为/boot/vmlinuz.old。

make install 

3.接下来将内核复制到/boot目录

你下载什么版本的就以什么结尾 vmlinuz-{version}。

cp -v arch/x86/boot/bzImage /boot/vmlinuz-4.0.5 

4.初始化RAM盘

RAM-随机存取存储器（random access memory）。

• 计算机和手机中一般叫做（运行）内存。
• 高速存取，读写时间相等，且与地址无关，如计算机内存等。
• 通常用来存放操作系统，各种正在运行的软件、输入和输出数据、中间结果及与外存交换信息等。

mkinitramfs -o /boot/initrd.img /lib/modules/4.0.5 

5.接下来复制System.map

该文件包含了一系列内核符号和对应地址：

cp System.map /boot/System.map-4.0.5 

6.创建符号链接

使System.map指向你新的内核map：

ln -sf /boot/System.map-4.0.5 /boot/System.map

7.重启

如果你以上的步骤没有错，就可以使用新的内核了，如果重启失败，就需要用第一步准备的u启来引导启动，并且还原之前的配置，如果你备份了/boot目录，直接覆盖就可以恢复。

重启成功输入命令查看系统内核版本：

uname -a 

十一.测试和调试内核

1.使用Netconsole配置调试用控制台

如果我们想捕捉内核崩溃事件，可一旦系统被重新启动，由于没有创建该事件的日志，那么要捕获它就变得相当困难。我们可以使用Netconsole来解决这个问题。Netconsole是一个内核模块，它通过UDP协议记录内核消息。当不能记录到本地磁盘时，它可帮助调试问题。

在配置Netconsole之前，我们需要知道UDP数据包将被发送到的系统的MAC地址。该系统被称为接收方，可以与本机处于相同子网或者不同的子网。这两种情况描述如下：

第一种情况：接收方与本机在同一子网

使用ping 和arp命令，假设我的接受方为192.168.2.29。

第二种情况：不在同一子网

netstart -rn查看默认网关，图中为192.168.1.1,然后arp -n 192.168.1.1即可。网关就是我们要的MAC地址。

2.更改启动时的内核选项

如果你正在使用Grub作为穷引导程序，它会默认启动内核的'quiet splash'选项，意思是闪屏，不显示启动过程。

先做备份，任何操作前做备份操作总没错：

cp /etc/default/grub /etc/defautl/grub.backup
vim /etc/default/grub 

找到GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quietsplash"这一行，将该行替换为GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="debugignore_loglevel"。

3.更新grub

update-grub 

4.初始化Netconsole

将Netconsole模块添加到/etc/modules中，使它能在启动时被加载：

sh -c 'echo netconsole' >> /etc/modules 

5.配置Netconosle模块选项

假设网卡为本地eth0，本地ip为192.168.1.11，网关为192.168.1.1（如果不在同一网段），接受方为192.168.2.29，刚才我们已经拿到了接受方的mac地址，和（本地和对方）的端口都是6666。

格式：netconsole=@/,@/。

#接受方与发送方不在同一网段，发送者网关写本地IP
sh -c 'echo options netconsole netconsole=6666@192.168.1.1/eth0,6666@192.168.2.29/ba:54:fc:df:f2:f0 > /etc/modprobe.d/netconsole.conf'  
#接受方与发送方在同一网段，发送者IP写本地IP
sh -c 'echo options netconsole netconsole=6666@192.168.1.11/eth0,6666@192.168.1.29/ba:54:fc:df:f2:f0 > /etc/modprobe.d/netconsole.conf' 

6.设置接受方设置

假设接受方，也就是用于监控发送方的主机ip为192.168.2.29，执行以下命令：

netcat -l -u 192.168.2.29 6666 | tee ~/netconsole.log
#也可以不带ip
netcat -l -u 6666 | tee ~/netconsole.log
#由于系统版本不同，上面命令报错则将-u改为-p
netcat -l -p 6666 | tee ~/netconsole.log 

7.保持上面命令保持运行，重新开一个终端

输入命令，这样就可以监控内核的崩溃信息了。也可以查看~/netconsole.log。

dmesg | grep netcon