Linux内核编译

编译环境: 虚拟机下的 Ubuntu18.04.1(LTS)

内核知识简述

首先简单介绍一些有关Linux内核的知识，这些知识可以要你对Linux有一个全新的认识。

Linux内核历史

Linux发行版本很多，但是他们共同的特征就是使用了Linux内核。Linux内核是基于C语言编写的符合POSIX标准的类Unix操作系统。内核是操作系统最基本的部分，也是最核心的部分。Linux内核于1991年由当时的芬兰大学生Linus Torvalds开发。目前linus仍然致力于内核的设计、开发和维护，目前通过https://www.kernel.org网站发布与提供Linux所有版本的内核以及补丁。在GitHub上也有一份Linux 内核的镜像文件，地址:https://github.com/torvalds/linux。不过Linus本人根本不想从 GitHub 接受 PR，可以拿来看看，但是不要随便发issue。
可以这么说，当你真正了解内核的时候，你才算真正的懂Linux以及Linux的运行原理、工作机制，你才能从根本上来定制属于自己的Linux系统。当然这是属于系统底层的知识，并不需要每个使用Linux的人都了解内核。

Linux内核简介

内核指的是一个提供硬件抽象层、磁盘及文件系统控制、多任务等功能的系统软件。一个内核并不是一套完整的操作系统。内核负责管理系统的进程，内存，设备驱动程序，文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。
当前系统的内核存放到/boot目录，我们可以进入该目录查看。同时/boot目录也存放了引导。

linux内核版本号说明

使用uname -r命令可以查看当前系统的内核版本。

说明： 4.15.0-34-generic

4代表的是内核主版本号，15代表的是次版本号，为不稳定版本(偶数是稳定版本，奇数是过渡版本)，0代表的是末版本号，属于修订版本号(扩展版本号)，表示修改次数。(以上版内核版本号说明是最新的内核版本命名方式，为Linux内核的第三种命名方式)
34为建立(build)号，每个建立可以增加少量新的驱动程序或缺陷修复。
generic 为通用版本的意思。一些发行版本还会出现“pp”字样，就是“pre－patch”的意思，属于内核的测试版本。

编译内核的优劣

那么，现在问题来了，我们下载的系统不是已经有稳定的Linux内核了吗，为什么还要编译内核？
大部分情况是完全不用手动编译内核的，我们下载的系统默认已经安装了使用广泛的内核。但是我们仍然有其他理由来重新编译内核：

最优化服务器
处于安全原因需要禁止某些默认功能
添加系统默认未作选择的功能
为计算机更换超越原内核负载能力的硬件
需要更改无法用/proc/sys来变更的内核运行参数
更好的匹配用户计算机上的硬件特质
从根本上更好的定制系统，使系统更加符合自己的风格，这种方式是最彻底最高效的

通常新的内核会支持更多的硬件，具备更好的进程管理能力，运行速度更快，更稳定，并且会修复老版本中的漏洞。

以上都是关于重新编译内核的好处，当然也有弊端。
以下是我从实践中总结的几点：

难度较大，不适合Linux新手
过程复杂，要想完全的编译内核的话，整个过程过于繁琐复杂，时间周期会很长
不能出错，一旦出错，整个系统就会全部崩溃

综上所述，至于你需不需要编译内核，你需要想清楚，因为你一旦开始编译，你就不能停下也不能退回到系统初始状态了。一旦失败，你会发现你连桌面都进不去，如果要做就做好承担风险的准备。

内核编译方式

目前，我已知的有4种编译方式：

make config # 基于文本的配置界面，但操作极为麻烦，适合专业人员
make menuconfig # 基于文本菜单的配置界面，需要在终端下使用
make xconfig # 基于图像化窗口的配置界面，适合在桌面环境下使用，最适合初学者使用
make oldconfig # 在原来内核配置基础上修改一些小地方

编译的整个原理和操作方法是十分复杂的，如果你有兴趣的话，可以去看看一些关于内核编写的书。

配置内核

本文采用最普遍最常用的编译内核方式：make menuconfig
这里只是给出了较为简单的编译内核方式，如果要真实的编译内核，你需要根据具体的需求来配置不同的参数进行编译。

环境准备

保证网络环境良好
系统磁盘容量足够(40~60g，编译的选项越多占用磁盘容量越大)
保证系统文件完整，也就是你没有删除过任何的系统自带的文件系统(在编译时候很可能因为文件系统不完整而出错)

需要提醒你的是，你最好在虚拟机中做这个实验，而且最好给虚拟机开快照，以便你编译出错的时候还可以回退回来,不至于重新安装系统。

下载内核

linux内核官方网站：http://kernel.org/
这里我选择https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/中的版本号为4.18.11的当前最新稳定版。

其中每个版本的内核都有2种不同的压缩方式，还有一个扩展名为sign的文件用于内核验证。
把下载好的内核压缩包解压进/usr/src目录

1	bingyu@ubuntu:~$ sudo tar xvf linux-4.18.11.tar.xz -C /usr/src

搭建环境

先刷新软件包列表

1	sudo apt-get update

安装gcc编译器。

1	sudo apt-get install gcc

如果你的系统已经自带了gcc，就不用安装了。使用gcc -version查看是否已经安装。

安装运行库。这个会消耗很长的时间，中途一定不要终止。

1	sudo apt-get install fakeroot build-essential ncurses-dev xz-utils libssl-dev bc flex libelf-dev bison

安装过程中会弹出这个：

直接enter确定即可。
如果你全部安装成功，是不会出现任何报错信息的。
如下图即为安装成功。

如果你安装失败的话，你可以重新运行以上安装命令再次安装一下。

配置内核

在正式编译内核之前，我们首先必须配置需要包含哪些模块。当然，我们初次编译时，可以采取一些简单的方式来进行配置。我们可以把原来内核拥有的配置文件直接拿来用。
使用如下命令来完成：

1	bingyu@ubuntu:~$ sudo cp /boot/config-4.15.0-34-generic/.config /usr/src/linux-4.18.11/

此处我个人建议你开虚拟机全屏，并且把终端也是全屏显示。不然会出现如下报错(你的显示器太小，无法运行menuconfig)。

OK，打开是这样的。

在此窗口下，使用上下左右键进行选择，选择哪一项，回车即可。
然后我们需要小心的配置，如果你不确定哪一步怎么做，就放弃操作，不要瞎点。
此处由于我们已经把配置文件复制过去了，所以我们不需要一个一个的点了。如果你要一个一个去设置的话，应该需要一个月时间。
我们不进行选择，直接选择“save”，然后回车，会提示你

然后再回车即可退出。

最后选择e退出menuconfig窗口。
定制完内核后，我们所设置的编译选项全部会保存到.config文件，用ls-a查看。

你也可以使用cat命令查看其内容。
下面开始编译。

1	bingyu@ubuntu:~$ sudo make

应该会需要2~5小时吧。你现在可以做其他事。再次提醒保证你的磁盘容量足够，不然中途会因磁盘满而停止，就前功尽弃了,40-60g应该是足够的。
此刻就不要再用你的计算机了，而且记着关闭其他正在运行的软件。只保留终端即可。
下图是我编译结束的样子，花费了差不多4个小时。(这个过程的时间长短与你编译的选项多少有关，如果你省略了大部分的编译选项，那么编译将会很快完成。)