【引言】构建 Linux 内核

 

大家好，我
是系统解决方案部门的基础设施工程师 Wasshoi Man。
我的上一篇博客，我尝试使用了较大的字体，但有点过头了，所以这次我决定使用正常字体。

你知道内核是什么吗？

在计算机中，操作系统充当硬件和软件之间的桥梁。
操作系统并非单一软件，而是由多个软件组件构成，其核心部分称为内核。

这就是我对内核的全部了解；我只是隐约听说过它。

在那之后，即使我忙于日常工作，我也会偷偷地想着那位神秘的“上校”，
上校的身影仿佛无处不在。

“调整内核交换分区以调整交换分区使用情况。”
“使用 net.ipv4.tcp_max_syn_backlog 调整连接。”
“如果 fstab 文件出错，将会发生内核崩溃。”

作为一名业余基础设施工程师，我偶尔会在走廊里遇到这个人，并强烈地想要接近他，不知不觉中，我也开始有了和其他人一样的感觉。

了解内核是不是很酷？

那么，我所渴望的操作系统深处究竟隐藏着什么呢？
为了解开这个谜团，我们的研究团队深入操作系统内部进行了探索。

什么是构建？

顺便说一句，最棒的是内核是开源的，
所以你可以看到代码。这很酷。

然而，由于它是用 C 语言编写的 (*)，因此不能直接使用。
必须先将其转换为二进制文件才能使用。
这构建或编译。

在构建过程中，您可以添加内核最初未包含的功能，或者相反，删除不必要的功能以减少内存消耗，甚至可以调整和修改源代码本身，以创建“我能想象到的最强大的内核”。

成为最好的感觉真好，不是吗？我相信市面上所有的 Linux 发行版都是出于这种想法而诞生的。当然，也有一些发行版是各种特殊情况下诞生的

（*）最近，采用以“所有权”概念而闻名的编程语言“Rust”作为内核开发的第二语言的趋势日益增长，因此我们未来可能会看到除 C 之外的软件包数量增加。

 

让我们尝试构建一个内核
来更好地理解它正如标题所示，实践是关键。

准备建造

构建方法有很多种，但这次我
将在CentOS 7安装源代码并进行各种操作可能很麻烦，尤其是在管理方面，但我选择这种方法是因为它允许你安装任何你想要的版本，并降低遇到特定发行版相关问题的几率。
以下步骤Vagrant 的 Bento Box 虚拟环境中执行的

首先，我们来下载内核源代码。
内核可从以下链接（或本站的镜像站点）获取。
*本文将使用长期支持版本 5.15.58。

Linux 内核档案库
https://www.kernel.org/

# 下载 tar 文件 [root@localhost]# cd /tmp [root@localhost tmp]# curl -O https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.15.58.tar.xz 

# 解压 [root@localhost tmp]# tar xvf linux-5.15.58.tar.xz 

提取的目录包含许多相关文件。
目录结构请参考以下网址：
https://linuxjf.osdn.jp/JFdocs/The-Linux-Kernel-15.html

接下来，我们将向环境中添加必要的物品。
需要的物品有很多，但最重要的如下：

• 编译器“GCC”
• 构建工具“make”
• 用于构建内核相关工具的库所需的头文件
• 其他图书馆

这些程序将使用以下命令安装：

# 安装一套用于源代码构建的工具 [root@localhost ~]# yum groupinstall "Development tools"

运行该命令后，将安装许多工具。
诸如“GCC”之类的重要工具包含在“开发工具”组软件包中，并使用“groupinstall”选项一次性全部安装。

然而，这还不够，所以我们还需要安装一些其他软件包。
列在我们刚刚解压缩的目录（以下简称源目录）Documentation/process/changes.rst

# 安装所需软件包 [root@localhost ~]# yum install clang squashfs-tools pcmciautils quota ppp nfs-utils procps-ng kernel-devel udev mcelog python-sphinx openssl-devel dwarves elfutils-libelf-devel ncurses-devel

"ncurses-devel" 用于控制台屏幕控制，之所以包含它，是因为在执行稍后将要执行的 "make menuconfig" 命令时需要它。

让我们更改构建设置

工具准备就绪后，我们来调整内核设置。有几种方法可以更改设置。
虽然可以直接编辑“.config”文件来更改设置，但这有点麻烦，所以这次我们将使用一种名为“menuconfig”的设置方法，它允许您通过菜单选择来更改设置。

现在，进入源代码目录并运行必要的命令。

[root@localhost linux-5.15.58]# make menuconfig ～～～ *** 编译器版本过旧。 *** 您的 GCC 版本：4.8.5 *** 最低 GCC 版本：5.1.0

我被训了一顿。抱歉。GCC
版本太旧了。

我明白了，正在更新当前的 GCC烦人的因为这很困难，软件集合 我们将使用红帽公司提供的系统中的较新版本的 GCC。

# 安装软件包 [root@localhost linux-5.15.58]# yum install scl-utils centos-release-scl # 安装包含 gcc 的工具集 [root@localhost linux-5.15.58]# yum install devtoolset-8 # 配置当前 shell 使用 gcc8 [root@localhost linux-5.15.58]# source scl_source enable devtoolset-8 # 检查版本 [root@localhost linux-5.15.58]# gcc -v

现在看来我终于可以使用 menuconfig 了，让我们试试运行它。

[root@localhost linux-5.15.58]# make menuconfig

来了
！设置窗口出现了。

屏幕顶部有文字说明，但为了概括操作方法和屏幕说明，

 

• 选择“选择”以返回，使用 Tab 键在“选择”和“退出”之间切换。
• Y 键启用该功能，N 键禁用该功能，M 键将该功能模块化（仅在必要时调用的状态），空格键在这些状态之间切换。
• 已启用的功能用“<*>”标记，已禁用的功能用“<>”标记，模块化功能用“<M>”标记。

 

高达 20,000 个
可配置的内核变量。这数字太惊人了。
开源软件真是太棒了。

内容太多，我就不一一赘述了。（我希望以后能了解更多，并在我的博客上写下来。我保证。）
相关文档。我的培训才刚刚开始。

 

现在我已经说完这些废话了，请选择“退出”离开“make menuconfig”界面。系统会询问
您是否要保存，请保存并退出。您应该会在源代码目录的根目录下看到一个名为“.config”的文件。打开这个文件
，您会发现它是内核构建配置文件。
正如我上面提到的，您可以直接编辑此文件，而无需使用“menuconfig”或其他工具。

让我们一起建造它

到了这一步，剩下的就简单了。
切换到源代码目录，尝试构建内核。
根据你的电脑配置，这可能需要很长时间，所以最好并行运行。

# 检查处理器数量 [root@localhost linux-5.15.58]# nproc

在我的虚拟环境中，结果是“2”。

# 使用 nproc 命令确认的处理器数量作为可选参数，并运行 make 命令以并行构建内核。[root@localhost linux-5.15.58]# make -j2

输入命令后，系统将开始处理。
这需要一些时间，您可以趁此机会吃点零食。

等了几个小时后，测试完成了。
期间，电脑发热得像夏天汽车引擎盖一样。
也许是CPU基准测试？

如果您查看源代码目录，您会发现已创建了各种相关文件，例如“vmlinux”和“modules.builtin”。
至此，构建终于完成。

让我们安装已编译好的内核

既然有机会，我就试试安装一下。

在此之前，我做了一些研究，发现 Linux 源代码目录通常放在“/usr/src/”下。（LPIC 上似乎也有人问过这个问题。嗯？我才 1 级？？？）
所以我很快决定移动这个目录。
由于不同发行版的源代码目录位置可能不同，所以研究一下会很有意思。

# 更改目录 [root@localhost]# mv /tmp/linux-5.15.58 /usr/src/ # 创建符号链接 [root@localhost]# ln -s /usr/src/linux-5.15.58 /usr/src/linux

合规性检查完成！
现在，让我们最终安装内核。

# 安装模块文件 [root@localhost linux]# make modules_install # 首先检查当前内核版本 [root@localhost linux]# uname -r 3.10.0-1160.71.1.el7.x86_64 # 安装内核和初始化磁盘映像 [root@localhost linux]# make install

所以我们先尝试重启一次。

[root@localhost linux]# 重启

所以，当我再次启动 VirtualBox 时，

/sbin/mount.vboxsf：挂载失败，错误信息：没有这样的设备

是啊……
他就是不肯站起来……
我不知道他为什么生气，但我知道他肯定是有事生气的。
这种事现实生活中也会发生。

显然，由于内核版本发生了变化，VirtualBox 管理的版本与正在更新的版本之间存在差异，导致共享文件夹无法挂载
。

看起来，如果添加某种插件，它在这方面就能发挥很好的作用。
确实有很多先驱者。

# 安装插件 vagrant plugin install vagrant-vbguest # 运行 vagrant vbguest # 完成后重新加载 vagrant reload

我们通过 SSH 登录查看版本。

[root@localhost ~]# uname -r 3.10.0-1160.71.1.el7.x86_64

嗯？
一切都没变。

检查操作系统启动时可用的内核版本。

[root@localhost ~]# sudo awk -F\' '$1=="menuentry " {print i++ " : " $2}' /etc/grub2.cfg 0 : CentOS Linux (5.15.58) 7 (Core) 1 : CentOS Linux 7 Rescue f9788dcfa7cdc542bad786c12fab4a3c (3.10.0-1160.71.1.el7.x86_64) 2 : CentOS Linux (3.10.0-1160.71.1.el7.x86_64) 7 (Core) 3 : CentOS Linux (3.10.0-1160.66.1.el7.x86_64) 7 (Core) 4 : CentOS Linux （0-rescue-62851673ae88124499bf281ce5a57918）7（核心）

有

“0: CentOS Linux (5.15.58) 7 (Core)” ← 就是这样。看来构建过程
没有自动切换。这也是 VirtualBox 的配置要求吗？（我怀疑是这样）

现在，让我们使用“grub2-set-default”命令将默认启动列表编号“0”。

[root@localhost ~]# grub2-set-default 0

然后重启电脑，再尝试使用 SSH 连接。

[root@localhost ~]# uname -r 5.15.58

哇哦，
这就是我们这次打造的版本！

那挺好的！

想法

Linux是一个博大精深的领域。
我有很多不懂的地方，也学到了很多东西，包括故障排除。

如果我要创建自己的 Linux 发行版，我
可能需要自己安装内核和其他软件包。
听起来工作量很大，但感觉很有趣！

我觉得我的写作水平很差，这一点在我的文章中表现得很明显，但
我很满意，因为我学到了一些关于Linux的知识。

非常感谢！