1.4 内核编译与定制
1.4.1 获得Linux内核与补丁
要编译Linux，首先当然是要获得Linux的内核源码。最新的Linux官方源码是可以从www.kernel.org或其映像站点取得，而最新3.x版本一般放在/pub/linux/kernel/v3.0/，其在官方网站上的目录索引如图1-3所示。
图1-3 Linux内核网页目录索引
将下载的内核源代码放在Linux系统目录文件夹/usr/src/中。本书用以下命令下载最新3.19.3内核源码包。
cd /usr/src/
sudo wget http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.0/linux-3.19.3.tar.xz
下载Linux 3.19.3内核补丁，其在官方网站上的目录索引如图1-4所示。
图1-4 Linux内核补丁网页目录索引
下载补丁的命令如下：
cd /usr/src/
sudo wget http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.0/patch-3.19.3.xz
1.4.2 准备编译需要的工具
要想顺利完成内核编译，首先要检查或安装必要的工具：
1）安装gcc、make等编译工具：
apt-get install build-essential
2）安装执行make menuconf ig时必需的库文件：NCurses（libncurses5-dev或ncurses-devel），这是当make menuconf ig时用作生成菜单窗口的程序库：
apt-get install libncurses-dev
apt-get install kernel-package
3）安装Linux系统生成kernel-image的一些配置文件和工具：
apt-get install fakeroot
apt-get install initramfs-tools, module-init-tools
4）在编译Linux内核时，一般还需要以下工具（这些工具是可选的）：
❑GNU C++ Compiler (g++ 或gcc-c++)：编译make xconf ig使用的Qt窗口时需要。
❑Qt 3 (qt-devel或qt3-devel):make xconf ig时用作Qt窗口的程序库。
❑GTK+ (gtk+-devel):make gconf ig时用作GTK+ 窗口的程序库。
❑Glade (libglade2-devel)：要编译make gconf ig时的GTK+ 窗口时需要。
在Ubuntu系统中，我们可以使用下面的命令来获得相关的软件包：
apt-get update
apt-get install libncurses5-dev wget bzip2
1.4.3 解压内核
如果下载了GNU Zip格式的Linux核心源代码压缩档（文件扩展名称为*.tar.gz），可以用指令“tar -xzvf linux-版本编号．tar.gz”解压，例如：
tar -xzvf linux-3.19.3.tar.gz
如果下载了BZip2的Linux核心源代码压缩档（文件扩展名称为*.tar.bz2），可以用指令“tar -xjvf linux-版本编号．tar.bz2”解压，本文下载的是bz2的压缩包，如下所示：
tar -xjvf linux-3.19.3.tar.bz2
我们下载的文件拓展名为*.tar.xz，可以用指令“tar -xvf linux-版本编号．tar.xz”解压，如下所示：
tar -xvf linux-3.19.3.tar.xz
把源码包解压到/usr/src中，通过运行解压命令，发现/usr/src中多了一个linux-3.19.3文件夹，如图1-5所示。
图1-5 内核解压后的文件夹
1.4.4 给内核打补丁
这一步在内核的编译过程中是可选的，如果你对内核有特殊的要求，可以将自己写的补丁“打”到内核中。
对于本章中所下载的linux-3.19.3内核源代码包在PC上编译是不需要这一步骤的。如果读者有新的要求，可以写补丁包，如对当前的linux-3.19.3制作的补丁包（文件名为patch-3.19.3.xz)，可以使用patch命令给Linux内核源代码打入补丁，输入命令如下：
cd linux-3.19.3
xzcat ../patch-3.18.3.xz | patch -p1
由于我们是在PC上进行的Linux内核API验证，这一步骤可省略。
1.4.5 设定编译选项
当编译Linux内核时，其中一个最重要的步骤就是如何定制新内核的配置选项，哪些是必选的，哪些要编译成可加载模块（Loadable Modules），进行动态加载，哪些不需要编译进新内核中。这些要根据使用的具体情况而定，定制的原则是：在满足功能需求的前提下，使新内核占用空间最少、耗费资源最少、运行速度最快。
在定制编译选项时，Linux系统提供了多个方法进行设定编译选项：
❑config
❑menuconfig
❑xconfig
❑gconfig
❑oldconfig
也可以通过以下命令来取得旧编译选项（注意，如果是初学者编译Linux内核，可以与旧的编译选项进行对比选择）：
cp /boot/config-`uname -r` .config
配置make conf ig终端问答文字格式的编译选项，make menuconf ig菜单选项格式的配置界面，如图1-6所示，在这里可以通过键盘来设置各个选项。
图1-6 make menuconf ig编译选项界面
make xconf ig为基于QT/Tcl的图形配置界面，如图1-7所示；make gconf ig为基于GTK+的图形配置界面，如图1-8所示。以上两个基于图形界面的编译选项可通过鼠标操作编译选项，操作比较方便。
图1-7 make xconf ig编译选项界面
图1-8 make gconf ig编译选项界面
make oldconf ig命令只选择新编译选项。一般情况下，当编译Linux内核时，执行make menuconf ig弹出对话框，可以对内核的编译选项进行新的设定，并生成一个．conf ig文件，make的时候就是根据．conf ig的设定值进行编译内核。如果再重新执行make menuconf ig，内核编译选项又重新回到了以前的默认值。当我们设定了内核编译选项之后，执行make oldconf ig命令就可以保存前面设定好的内核编译配置选项。当下次再执行make menuconf ig命令时，出现的设定就是前一次的设定内容。
注意
如果是在PC下，没有特殊的要求，初学者编译内核时可以先选择“默认”的编译选项，如果出现问题，可以对照旧的编译配置文件，逐步查找并解决问题。
1.4.6 编译与安装内核
首先用make mrproper命令清除所有旧的配置和旧的编译目标等文件：
cd /usr/src/linux-3.19.3
make mrproper
接着执行命令make来编译内核，在默认情况下，make是一个顺序执行的工具。它按次序调用底层编译器来编译C/C++源文件。在某些情况下，有的源文件不需要以其他源文件为基础即可编译，这时可以使用-j选项调用make来完成并行编译操作。make指令格式如下：
make -jn
n代表同时编译的进程，可以加快编译速度，n由用户计算机的配置与性能决定，当前的典型值为10。make编译内核过程如图1-9所示。
图1-9 make编译内核过程
经过上面的编译内核的步骤，会在目录arch/x86/boot目录下生成名为“bzImage”的文件，如图1-10所示，这就是编译出来的新内核。为方便管理，需要把它移动至目录/boot中，并改名为“vmlinuz-核心版本”。为保存编译选项方便日后参考，同时也要把．conf ig复制至/boot及改名为“conf ig-核心版本”。我们可以通过输入命令make install来完成这些步骤：
make install
图1-10 生成bzImage
接下来执行命令：
make modules
进行编译模块，如图1-11所示。
图1-11 编译模块
最后执行命令：
make modules_install
make modules_install是将内核模块安装到/lib/modules中，其执行过程如图1-12所示。
图1-12 内核模块的安装过程
1.4.7 创建initramfs
为了在initramfs中添加指定kernel的驱动模块，内核模块3.19.3需要创建initramfs的kernel版本号，如果是给当前kernel制作initramfs，可以使用uname -r查看当前的版本号。mkinitramfs会把/lib/modules/${kernel_version}/目录下的一些启动时需要使用的模块添加到initramfs中。本实例中通过执行以下命令来实现：
mkinitramfs -o /boot/initrd.img-3.19.0 /lib/modules/3.19.0
1.4.8 设置grub
在/boot/grub文件夹中的menu.list中添加项，具体请参考menu.lst原来的grub引导项，如图1-13所示，其中黑色部分是添加内容，其中第166行：
UUID=a46c7f7a-3ab7-4fbe-b6ba-0b8f1a21297c
图1-13 添加grub引导项
这一串数据根据不同的机器可能不同。
1.4.9 启动选项
重新启动系统后，进入启动选项目录，如图1-14所示，其中“Ubuntu, Linux 3.19.0”就是新加入的启动选项。
图1-14 运行新内核之前启动选项目录
图1-15为运行新内核启动之后uname显示的内核版本，可以看出新内核已经正常工作了。
图1-15 运行新内核之后