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Linux操作系统的内核编译内幕详解


        内核,是一个操作系统的核心。它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。

  Linux的一个重要的特点就是其源代码的公开性,所有的内核源程序都可以在/usr/src/linux下找到,大部分应用软件也都是遵循GPL而设计的,你都可以获取相应的源程序代码。

  全世界任何一个软件工程师都可以将自己认为优秀的代码加入到其中,由此引发的一个明显的好处就是Linux修补漏洞的快速以及对最新软件技术的利用。而Linux的内核则是这些特点的最直接的代表。

  想象一下,拥有了内核的源程序对你来说意味着什么?首先,我们可以了解系统是如何工作的。通过通读源代码,我们就可以了解系统的工作原理,这在Windows下简直是天方夜谭。其次,我们可以针对自己的情况,量体裁衣,定制适合自己的系统,这样就需要重新编译内核。

  在Windows下是什么情况呢?相信很多人都被越来越庞大的Windows整得莫名其妙过。再次,我们可以对内核进行修改,以符合自己的需要。这意味着什么?没错,相当于自己开发了一个操作系统,但是大部分的工作已经做好了,你所要做的就是要增加并实现自己需要的功能。在Windows下,除非你是微软的核心技术人员,否则就不用痴心妄想了。

  内核版本号

  由于Linux的源程序是完全公开的,任何人只要遵循GPL,就可以对内核加以修改并发布给他人使用。Linux的开发采用的是集市模型(bazaar,与cathedral--教堂模型--对应),为了确保这些无序的开发过程能够有序地进行,Linux采用了双树系统。

  一个树是稳定树(stable tree),另一个树是非稳定树(unstable tree)或者开发树(development tree)。一些新特性、实验性改进等都将首先在开发树中进行。如果在开发树中所做的改进也可以应用于稳定树,那么在开发树中经过测试以后,在稳定树中将进行相同的改进。一旦开发树经过了足够的发展,开发树就会成为新的稳定树。

  开发数就体现在源程序的版本号中;源程序版本号的形式为x.y.z:对于稳定树来说,y是偶数;对于开发树来说,y比相应的稳定树大一(因此,是奇数)。到目前为止,稳定树的最高版本是2.2.16,最新发布的Redhat7.0所采用的就是2.2.16的内核;开发树的最新版本是2.3.99。也许你已经发现和多网站上都有2.4.0-test9-pre7之类的内核,但是这并不是正式版本。内核版本的更新可以访问http:/www.kernel.org。

  为什么重新编译内核

  Linux作为一个自由软件,在广大爱好者的支持下,内核版本不断更新。新的内核修订了旧内核的bug,并增加了许多新的特性。如果用户想要使用这些新特性,或想根据自己的系统度身定制一个更高效,更稳定的内核,就需要重新编译内核。

  通常,更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,并且一般会修复老版本中发现的许多漏洞等,经常性地选择升级更新的系统内核是Linux使用者的必要操作内容。

  为了正确的合理地设置内核编译配置选项,从而只编译系统需要的功能的代码,一般主要有下面四个考虑:

  自己定制编译的内核运行更快(具有更少的代码)

  系统将拥有更多的内存(内核部分将不会被交换到虚拟内存中)

  不需要的功能编译进入内核可能会增加被系统攻击者利用的漏洞

  将某种功能编译为模块方式会比编译到内核内的方式速度要慢一些


内核编译模式

  要增加对某部分功能的支持,比如网络之类,可以把相应部分编译到内核中(build-in),也可以把该部分编译成模块(module),动态调用。

  如果编译到内核中,在内核启动时就可以自动支持相应部分的功能,这样的优点是方便、速度快,机器一启动,你就可以使用这部分功能了;缺点是会使内核变得庞大起来,不管你是否需要这部分功能,它都会存在,这就是Windows惯用的招数,建议经常使用的部分直接编译到内核中,比如网卡。

  如果编译成模块,就会生成对应的.o文件,在使用的时候可以动态加载,优点是不会使内核过分庞大,缺点是你得自己来调用这些模块。

  内核编译详解

  新版本内核的获取和更新

  Linux内核版本发布的官方网站是http:/www.kernel.org,国内各大ftp上一般都可以找到某些版本的内核。新版本的内核的发布有两种形式,一种是完整的内核版本,另外一种是patch文件,即补丁。

  完整的内核版本比较大,比如linux-2.4.0-test8.tar.bz2就有18M之多,网速快的用户可以下载使用。完整内核版本一般是.tar.gz(.tgz)文件或者是.bz2文件,二者分别是使用gzip或者bzip2进行压缩的文件,使用时需要解压缩。

  patch文件则比较小,一般只有几十K到几百K,极少的会超过1M,网速慢的用户可以使用patch文件来升级内核。但是patch文件是针对于特定的版本的,你需要找到自己对应的版本才能使用。

  编译内核需要root权限,以下操作都假定你是root用户。请把你需要升级的内核拷贝到/usr/src/下(下文中以2.4.0test8的内核的linux-2.4.0test8.tar.gz为例),命令为

#cp linux-2.4.0test8.tar.gz /usr/src

  让我们先来查看一下当前/usr/src的内容,注意到有一个linux的符号链接,它指向一个类似于linux-2.2.14(对应于你现在使用的内核版本号)的目录。首先删除这个链接:

#cd /usr/src
#rm -f linux

  现在解压我们下载的源程序文件。如果所下载的是.tar.gz(.tgz)文件,请使用下面的命令:

本文永久更新链接:http://embeddedlinux.org.cn/emb-linux/kernel-driver/200809/22-82.html



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