编译内核源码
一、交叉编译工具链的安装
安装交叉编译工具链主要包含几个步骤:下载源码、安装编译依赖、编译工具链、配置路径。确保下载所有子模块使用--recursive选项。安装编译所需的工具如:gcc、binutils等。编译支持32位和64位系统的交叉编译工具链,最终安装于/opt/riscv目录,前缀为riscv64-unknown-linux-gnu-,兼容两种位数系统。
二、编译Linux内核
下载Linux 5.2.4源码,配置RISC-V内核选项,将defconfig拷贝到.config文件,直接保存退出,使用默认配置。编译时,添加CROSS_COMPILE=riscv64-unknown-linux-gnu-选项。编译完成后,在arch/riscv/boot目录下找到内核镜像,分别为Image和Image.gz。
三、根文件系统制作
下载BusyBox源码,选择静态编译方式,修改配置以满足RISC-V环境需求。进入目录,创建常见文件夹,复制BusyBox生成的文件至指定路径。修改fstab>文件配置,调整init.d/rcS>文件以优化系统启动。完成rootfs.img卸载后,根文件系统镜像文件rootfs.img制作完成。
四、QEMU模拟器运行Linux内核
获取QEMU模拟器,选择对应操作系统版本的下载链接。运行Linux内核,观察运行结果。至此,完成了内核配置、编译、文件系统编译及Linux系统运行的全过程。
结语
通过以上步骤,实现了使用RISC-V架构编译、运行Linux内核的全过程。具体实践过程中,可能会遇到权限问题,需要适当调整,确保操作顺利进行。
B. 如何编译一个内核
一、 下载新内核的源代码
目前,在Internet上提供Linux源代码的站点有很多,读者可以选择一个速度较快的站点下载。笔者是从站点www.kernelnotes.org上下载了Linux的最新开发版内核2.3.14的源代码,全部代码被压缩到一个名叫Linux-2.3.14.tar.gz的文件中。
二、 释放内核源代码
由于源代码放在一个压缩文件中,因此在配置内核之前,要先将源代码释放到指定的目录下。首先以root帐号登录,然后进入/usr/src子目录。如果用户在安装Linux时,安装了内核的源代码,则会发现一个linux-2.2.5的子目录。该目录下存放着内核2.2.5的源代码。此外,还会发现一个指向该目录的链接linux。删除该连接,然后将新内核的源文件拷贝到/usr/src目录中。
(一)、用tar命令释放内核源代码
# cd /usr/src
# tar zxvf Linux-2.3.14.tar.gz
文件释放成功后,在/usr/src目录下会生成一个linux子目录。其中包含了内核2.3.14的全部源代码。
(二)、将/usr/include/asm、/usr/inlude/linux、/usr/include/scsi链接到/usr/src/linux/include目录下的对应目录中。
# cd /usr/include
# rm -Rf asm linux
# ln -s /usr/src/linux/include/asm-i386 asm
# ln -s /usr/src/linux/include/linux linux
# ln -s /usr/src/linux/include/scsi scsi
(三)、删除源代码目录中残留的.o文件和其它从属文件。
# cd /usr/src/linux
# make mrproper
三、 配置内核
(一)、启动内核配置程序。
# cd /usr/src/linux
# make config
除了上面的命令,用户还可以使用make menuconfig命令启动一个菜单模式的配置界面。如果用户安装了X window系统,还可以执行make xconfig命令启动X window下的内核配置程序。
(二)、配置内核
Linux的
内核配置程序提供了一系列配置选项。对于每一个配置选项,用户可以回答"y"、"m"或"n"。其中"y"表示将相应特性的支持或设备驱动程序编译进内
核;"m"表示将相应特性的支持或设备驱动程序编译成可加载 模块,在需要时,可由系统或用户自行加入到内核中去;"n"表示内核不提供相应特性或驱动程序
的支持。由于内核的配置选项非常多,本文只介绍一些比较重要的选项。
1、Code maturity level options(代码成熟度选项)
Prompt for development and/or incomplete code/drivers
(CONFIG_EXPERIMENTAL) [N/y/?]
如果用户想要使用还处于测试阶段的代码或驱动,可以选择“y”。如果想编译出一个稳定的内核,则要选择“n”。
1、 Processor type and features(处理器类型和特色)
(1)、Processor family (386, 486/Cx486, 586/K5/5x86/6x86, Pentium/K6/TSC, PPro/6x86MX) [PPro/6x86MX] 选择处理器类型,缺省为Ppro/6x86MX。
(2)、Maximum Physical Memory (1GB, 2GB) [1GB] 内核支持的最大内存数,缺省为1G。
(3)、Math emulation (CONFIG_MATH_EMULATION) [N/y/?] 协处理器仿真,缺省为不仿真。
(4)、MTRR (Memory Type Range Register) support (CONFIG_MTRR) [N/y/?]
选择该选项,系统将生成/proc/mtrr文件对MTRR进行管理,供X server使用。
(5)、Symmetric multi-processing support (CONFIG_SMP) [Y/n/?] 选择“y”,内核将支持对称多处理器。
2、 Loadable mole support(可加载模块支持)
(1)、Enable loadable mole support (CONFIG_MODULES) [Y/n/?] 选择“y”,内核将支持加载模块。
(2)、Kernel mole loader (CONFIG_KMOD) [N/y/?] 选择“y”,内核将自动加载那些可加载模块,否则需要用户手工加载。
3、 General setup(一般设置)
(1)、Networking support (CONFIG_NET) [Y/n/?] 该选项设置是否在内核中提供网络支持。
(2)、PCI support (CONFIG_PCI) [Y/n/?] 该选项设置是否在内核中提供PCI支持。
(3)、PCI access mode (BIOS, Direct, Any) [Any] 该选项设置Linux探测PCI设备的方式。选择“BIOS”,Linux将使用BIOS;选择“Direct”,Linux将不通过BIOS;选择“Any”,Linux将直接探测PCI设备,如果失败,再使用BIOS。
(4)Parallel port support (CONFIG_PARPORT) [N/y/m/?] 选择“y”,内核将支持平行口。
4、 Plug and Play configuration(即插即用设备支持)
(1)、Plug and Play support (CONFIG_PNP) [Y/m/n/?] 选择“y”,内核将自动配置即插即用设备。
(2)、ISA Plug and Play support (CONFIG_ISAPNP) [Y/m/n/?] 选择“y”,内核将自动配置基于ISA总线的即插即用设备。
5、 Block devices(块设备)
(1)、Normal PC floppy disk support (CONFIG_BLK_DEV_FD) [Y/m/n/?] 选择“y”,内核将提供对软盘的支持。
(2)、Enhanced IDE/MFM/RLL disk/cdrom/tape/floppy support (CONFIG_BLK_DEV_IDE) [Y/m/n/?] 选择“y”,内核将提供对增强IDE硬盘、CDROM和磁带机的支持。
6、 Networking options(网络选项)
(1)、Packet socket (CONFIG_PACKET) [Y/m/n/?] 选择“y”,一些应用程序将使用Packet协议直接同网络设备通讯,而不通过内核中的其它中介协议。
(2)、Network firewalls (CONFIG_FIREWALL) [N/y/?] 选择“y”,内核将支持防火墙。
(3)、TCP/IP networking (CONFIG_INET) [Y/n/?] 选择“y”,内核将支持TCP/IP协议。
(4)The IPX protocol (CONFIG_IPX) [N/y/m/?] 选择“y”,内核将支持IPX协议。
(5)、Appletalk DDP (CONFIG_ATALK) [N/y/m/?] 选择“y”,内核将支持Appletalk DDP协议。
8、SCSI support(SCSI支持)
如果用户要使用SCSI设备,可配置相应选项。
9、Network device support(网络设备支持)
Network device support (CONFIG_NETDEVICES) [Y/n/?] 选择“y”,内核将提供对网络驱动程序的支持。
10、Ethernet (10 or 100Mbit)(10M或100M以太网)
在该项设置中,系统提供了许多网卡驱动程序,用户只要选择自己的网卡驱动就可以了。此外,用户还可以根据需要,在内核中加入对FDDI、PPP、SLIP和无线LAN(Wireless LAN)的支持。
11、Character devices(字符设备)
(1)、Virtual terminal (CONFIG_VT) [Y/n/?] 选择“y”,内核将支持虚拟终端。
(2)、Support for console on virtual terminal (CONFIG_VT_CONSOLE) [Y/n/?]
选择“y”,内核可将一个虚拟终端用作系统控制台。
(3)、Standard/generic (mb) serial support (CONFIG_SERIAL) [Y/m/n/?]
选择“y”,内核将支持串行口。
(4)、Support for console on serial port (CONFIG_SERIAL_CONSOLE) [N/y/?]
选择“y”,内核可将一个串行口用作系统控制台。
12、Mice(鼠标)
PS/2 mouse (aka "auxiliary device") support (CONFIG_PSMOUSE) [Y/n/?] 如果用户使用的是PS/2鼠标,则该选项应该选择“y”。
13、Filesystems(文件系统)
(1)、Quota support (CONFIG_QUOTA) [N/y/?] 选择“y”,内核将支持磁盘限额。
(2)、Kernel automounter support (CONFIG_AUTOFS_FS) [Y/m/n/?] 选择“y”,内核将提供对automounter的支持,使系统在启动时自动 mount远程文件系统。
(3)、DOS FAT fs support (CONFIG_FAT_FS) [N/y/m/?] 选择“y”,内核将支持DOS FAT文件系统。
(4)、ISO 9660 CDROM filesystem support (CONFIG_ISO9660_FS) [Y/m/n/?]
选择“y”,内核将支持ISO 9660 CDROM文件系统。
(5)、NTFS filesystem support (read only) (CONFIG_NTFS_FS) [N/y/m/?]
选择“y”,用户就可以以只读方式访问NTFS文件系统。
(6)、/proc filesystem support (CONFIG_PROC_FS) [Y/n/?] /proc是存放Linux系统运行状态的虚拟文件系统,该项必须选择“y”。
(7)、Second extended fs support (CONFIG_EXT2_FS) [Y/m/n/?] EXT2是Linux的标准文件系统,该项也必须选择“y”。
14、Network File Systems(网络文件系统)
(1)、NFS filesystem support (CONFIG_NFS_FS) [Y/m/n/?] 选择“y”,内核将支持NFS文件系统。
(2)、SMB filesystem support (to mount WfW shares etc.) (CONFIG_SMB_FS)
选择“y”,内核将支持SMB文件系统。
(3)、NCP filesystem support (to mount NetWare volumes) (CONFIG_NCP_FS)
选择“y”,内核将支持NCP文件系统。
15、Partition Types(分区类型)
该选项支持一些不太常用的分区类型,用户如果需要,在相应的选项上选择“y”即可。
16、Console drivers(控制台驱动)
VGA text console (CONFIG_VGA_CONSOLE) [Y/n/?] 选择“y”,用户就可以在标准的VGA显示方式下使用Linux了。
17、Sound(声音)
Sound card support (CONFIG_SOUND) [N/y/m/?] 选择“y”,内核就可提供对声卡的支持。
18、Kernel hacking(内核监视)
Magic SysRq key (CONFIG_MAGIC_SYSRQ) [N/y/?] 选择“y”,用户就可以对系统进行部分控制。一般情况下选择“n”。
四、 编译内核
(一)、建立编译时所需的从属文件
# cd /usr/src/linux
# make dep
(二)、清除内核编译的目标文件
# make clean
(三)、编译内核
# make zImage
内核编译成功后,会在/usr/src/linux/arch/i386/boot目录中生成一个新内核的映像文件zImage。如果编译的内核很大的话,系统会提示你使用make bzImage命令来编译。这时,编译程序就会生成一个名叫bzImage的内核映像文件。
(四)、编译可加载模块
如果用户在配置内核时设置了可加载模块,则需要对这些模块进行编译,以便将来使用insmod命令进行加载。
# make moles
# make modelus_install
编译成功后,系统会在/lib/moles目录下生成一个2.3.14子目录,里面存放着新内核的所有可加载模块。
五、 启动新内核
(一)、将新内核和System.map文件拷贝到/boot目录下
# cp /usr/src/linux/arch/i386/boot/bzImage /boot/vmlinuz-2.3.14
# cp /usr/src/linux/System.map /boot/System.map-2.3.14
# cd /boot
# rm -f System.map
# ln -s System.map-2.3.14 System.map
(二)、配置/etc/lilo.conf文件。在该文件中加入下面几行:
default=linux-2.3.14
image=/boot/vmlinuz-2.3.14
label=linux-2.3.14
root=/dev/hda1
read-only
(三)、使新配置生效
# /sbin/lilo
(四)、重新启动系统
# /sbin/reboot
新内核如果不能正常启动,用户可以在LILO:提示符下启动旧内核。然后查出故障原因,重新编译新内核即可。
C. 如何编译Linux内核
一、编译环境
ubuntu 5.10,要编译的内核源码版本2.6.12 二、下载并解压源代码 首先从linux内核的官网www.kernel.org把源代码下载下来。为了和后面实验要求符合,我们要下载使用O(1)调度器的源码。因此这里下载了2.6.12版本源码。下载 下linux-2.6.12.tar.bz2,将下载源码放入/usr/src/目录下。如下图所示: 解压该源码: 三、构建编译环境 现在我们得到的只是源代码,只是许许多多的文本文件,要想使这些文件成为可以运行的程序,需要使用编译器进行编译以及链接。编译器有很多,但在里linux下一般都使用gnu的开源编译器套件,这里包括gcc等,现在我们安装基本的编译器套件,如图所示: 四、安装ncurses库 这里使用Ubuntu系统,因为系统自带的ncurses库在支持make menuconfig的时候会出错,所以,依然要安装ncurses库,这里我们从源码安装。首先去ncurses官网http://ftp.gnu.org/pub/gnu/ncurses/ 上下载源码。这里我们下载5.9版本,并通过简单的安装方式.configure 和make、make install方式安装。如下图所示: 五、配置内核 一切准备工作做完,现在我们就可以配置内核了,这里我们使用make menuconfig方式。如下图: 在使用make menuconfig这个命令后,会出现如下的字符界面,我们就可以在这个界面上对内核进行配置。但是如果这不是你第一次配置这个内核,那么请先运行:make mrproper来清除以前的配置,回到默认配置,然后再运行:make menuconfig.
在这里,我们以对cpu支持的配置为例,其余的选项就不一一详述,首先查看本机的cpu类型,如下图:
在这里我们可以看到,我的电脑的cpu是AMD Athlon的,因此我们在cpu选项里面选用AMD,如下图所示:
在这里需要注意的是:
A、 cpu的设置在linux内核编译过程中,不是必需的,即使保持默认的386选项(我们刚才把它改成了AMD),内核也能正常运行,只不过运行慢一些而已。
B、 一般容易出问题的地方在于Device Driver的设置。我在一开始就遇到了在内核编译完,通过grub引导系统过程中报 “ALERT! /dev/sda1 does not exist . Dropping to a shell!”的错误。这是因为硬盘驱动没有配置好而造成的。运行lspci命令,查看到下面这行:
由此确定,需要配置SCSI、PCI-X、Fusion-MPT驱动,需要在响应的驱动选项里将[M]设置为[*],因为硬盘驱动是在系统开机的时候加载,所以不能以模块形式加载。
把这几个驱动内部的选项全部改为[*]:
六、编译内核
对内核的配置完成之后,现在就可以开始编译内核了,只需要一个简单的make命令即可,之后我们就只能慢慢等,直到编译完成,在我的电脑上,大概用了25分钟。下图是运行make后的部分输出。
七、安装内核
编译完成之后,我们需要安装内核,主要分为如下几步:
1)、安装模块
安装模块,对于内核来说,每一个内核版本有自己的模块目录,默认在/lib/moles/内核版本号这个目录下,make moles_install会创建对应的目录,并把对应的模块文件拷贝过去。注意,这一步必须要在编译过内核再做。
2)、拷贝bzImage文件
bzImage文件是内核映像文件,是启动内核所必需的,我们应当把它拷贝到/boot目录下。在这里,我为自己新建了一个目录,我们把它拷贝过去,并且按照一般内核映像文件的命名方式为它改名为vmlinuz-2.6.12。
3)、制作initrd文件
initrd文件命名为initrd.img-2.6.12
4)、修改grub启动项
要能引导起我们的新系统,需要更改grub配置,增加启动选项。ubuntu 5.10的grub版本比较低,配置文件为/boot/grub/menu.lst,高版本的grub可能在/boot/grub/grub.cfg里。在原有启动项基础上,添加我们自己的启动项,并把它设为默认启动项,配置如下:
5)重启
不出意外的话,我们的内核已经正常加载了,运行uname -a,会发现,内核版本已经是2.6.12了。