Linux 内核编译

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Linux版本说明

1. linux-next 树： 所有准备合并到 Linux 代码库的代码首先被合并到 linux-next 树。它代表的是 Linux 内核最新也是“最不稳定”的状态。大多数 Linux 内核开发者和测试人员使用这个来提高代码质量，为 Linus Torvalds 的后续提取做准备。请谨慎使用！
2. 发布候选版（RC） / 主线版： Linus 从 linux-next 树抽取代码并创建一个初始发布版本。这个初始发布版本的测试版称为 RC（发布候选Release Candidate）版本。一旦 RC 版本发布，Linus 只会接受对它的错误修复和性能退化相关的补丁。基础这些反馈，Linus 会每周发布一个 RC 内核，直到他对代码感到满意。RC 发行版本的标识是 -rc 后缀，后面跟一个数字。
3. 稳定版： 当 Linus 觉得最新的 RC 版本已稳定时，他会发布最终的“公开”版本。稳定发布版将会维护几周时间。像 Arch Linux 和 Fedora Linux 这样的前沿 Linux 发行版会使用此类版本。我建议你在试用 linux-next 或任何 RC 版本之前，先试一试此版本。
4. LTS 版本： 每年最后一个稳定版将会再维护 几年。这通常是一个较旧的版本，但它会 会积极地维护并提供安全修复。Debian 的稳定版本会使用 Linux 内核的 LTS 版版本。

对于 Arch Linux 以及其衍生版本的用户，安装命令如下：

sudo pacman -S base-devel bc coreutils cpio gettext initramfs kmod libelf ncurses pahole perl python rsync tar xz

对于 Debian 以及其衍生版本的用户，安装命令如下：

sudo apt install bc binutils bison dwarves flex gcc git gnupg2 gzip libelf-dev libncurses5-dev libssl-dev make openssl pahole perl-base rsync tar xz-utils

对于 Fedora 以及其衍生版本的用户，安装命令如下：

sudo dnf install binutils ncurses-devel \    /usr/include/{libelf.h,openssl/pkcs7.h} \    /usr/bin/{bc,bison,flex,gcc,git,gpg2,gzip,make,openssl,pahole,perl,rsync,tar,xz,zstd}

[Linux Kernel Archives](The Linux Kernel Archives)

为了验证 Tar 文件的完整性，需要先解压它。目前，它是使用 XZ 压缩算法压缩的。使用 unxz 工具（其实就是 xz --decompress 的别名）来解压 .tar.xz 格式的压缩文件。

unxz --keep linux-*.tar.xz

指定内核配置

cp /boot/config-6.1.0-28-amd64 ~/kernel/linux-source-6.12.8/.config

若当前内核配置文件没有在/boot文件夹内或者/boot文件夹内未找到内核配置文件，可使用如下命令：

sudo zcat /proc/config.gz > /path/to/.config

说明：
其中的/path/to/为下载的内核源码所在的文件夹；
若已进入下载的内核源码所在的文件夹仅输入.config即可，即：
sudo cp /boot/config-$(uname -r) .config

sudo zcat /proc/config.gz > .config

学习内核开发的目的学习如何构建 Linux 内核，那你应该这样做。

请注意，偏离你的 Linux 发行版的配置可能无法在实体硬件上“正常”工作。问题可能是特定硬件无法工作、Linux 内核无法启动等。

因此，只建议在虚拟机中使用。

可以通过查看 make help 的输出 来查看 所有 可用的选项，但我们主要关注三个 make 目标：

defconfig: 默认配置。
allmodconfig: 根据当前系统状态，尽可能地把项目构建为可加载模块（而非内建）。
tinyconfig: 极简的 Linux 内核。
由于 tinyconfig 目标只会构建少数项目，构建时间将会缩短。我个人选择它的原因主要有：

检查我在代码/工具链中做的修改是否正确，以及代码是否可以编译。
在虚拟机中只进行少数选项的测试。
在为 ARM 或 RISC-V 机器构建 Linux 内核时，你可能需要 DTB（设备树的二进制文件）。使用 tinyconfig 目标将不会启用构建 DTB 的选项，你的内核很可能无法启动。

可以用 QEMU 在没有任何 DTB 的情况下启动 Linux 内核。

除非你确切地知道自己在做什么，否则你应当使用 defconfig 目标。

修改配置

make menuconfig        # 文本界面配置工具 需要libncurses
make nconfig           # 命令行配置工具
make xconfig           # 图形界面配置工具 需要Qt库

目标架构默认(X86_64) 启动menuconfig

make ACH=目标架构 CROSS_COMPILE=工具链前缀 defconfig
make ARCH=目标架构 menuconfig

处理器类型与功能设置

Processor typer and features   # X86 AMD Intel    ARM SoC Cortex-A

平台设备支持

Device Drivers              # ARm 可能需要GPIO、SPI、I2C

设备树支持（嵌入式系统）

Boot options --> Use a device tree to describe hardware

虚拟化和模拟支持

Virtualization          # QEMu模拟ARM64

生成设备树文件（ARM和ARM64特有）

Device Drivers  --->  OF(Open Firmware) device tree support

检查配置架构

cat .config | grep CONFIG_ARCH

X86_64

cat .config | grep CONFIG_X86_64

ARM

cat .config | grep CONFIG_ARM

添加自定义内核构建标签

./scripts/config --file .config --set-str LOCALVERSION "-custom"
# 或更改
.config配置文件下的 **CONFIG_DEFAULT_INIT="-custom"**                         # linux内核生成为 `6.12.8-custom`

修改内核显示CC version ，定位Makefile文件中CC_VERSION_TEXT

CC_VERSION_TEXT = $(subst $(pound),,$(shell LC_ALL=C $(CC) --version 2>/dev/null | head -n 1))
修改为
CC_VERSION_TEXT = $(patsubst %,% - Custom Compiler Info
,$(filter clang gcc,$(shell LC_ALL=C $(CC) --version 2>/dev/null | head -n 1)))

编译

编译内核

make -j$(nproc)
#make -j$(nproc) 2>&1 | tee log

其中的 -j 选项用于指定并行编译任务的数量。而 nproc 命令用于返回可用处理单位（包括线程）的数量。因此，-j$(nproc) 其实意味着“使用我拥有的 CPU 线程数相同数量的并行编译任务”。

2>&1 会将 STDOUT 和 STDIN 重定向到相同的文件描述符，并通过管道传输给 tee 命令，这会将输出存储在一个名为 log 的文件，并且在控制台打印出完全相同的文本。如果你在构建时遇到错误，并希望回顾日志来检查出了什么问题，这将会十分有用。遇到那种情况，你只需要简单执行 grep Error log 命令就能找到线索。

make -j$(nproc) 2>&1 | tee log

这对大部分（99%）用户来说已经足够了。

其中的 -j 选项用于指定并行编译任务的数量。而 nproc 命令用于返回可用处理单位（包括线程）的数量。因此，-j$(nproc) 其实意味着“使用我拥有的 CPU 线程数相同数量的并行编译任务”。

2>&1 会将 STDOUT 和 STDIN 重定向到相同的文件描述符，并通过管道传输给 tee 命令，这会将输出存储在一个名为 log 的文件，并且在控制台打印出完全相同的文本。如果你在构建时遇到错误，并希望回顾日志来检查出了什么问题，这将会十分有用。遇到那种情况，你只需要简单执行 grep Error log 命令就能找到线索。

自定义 make 目标

构建 Linux 内核，或者只想构建模块，或者只想构建设备树二进制（DTB）。在这种情况下，你可以指定一个构建目标，然后 make 命令只会构建指定的项目，而不会构建其他的。

以下是一些构建目标：

• vmlinux：纯粹的 Linux 内核。
• modules：可加载模块。
• dtbs：设备树二进制文件（主要用于 ARM 和 RISC-V 架构）。
• all：构建所有被标记了星号 * 的项目（从 make help 的输出中可以查看）。

通常情况下，你并不需要指定构建目标，因为它们都已经在构建列表中。所列出的目标是在你只想要测试某一个构建目标，而不是其他目标时的情况。

依据你的 计算机架构，构建完成的 Linux 内核镜像（存放在 /boot 目录）的名称会有所不同。

对于 x86_64，Linux 内核的默认镜像名称是 bzImage。因此，如果你只需要构建引导所需的 Linux 内核，你可以像下面这样设定 bzImage 为目标：

# 对于 x86_64
make bzImage

“那么如何在我的架构上找到用来调用 make 的目标名称呢？”

有两种方法。要么你可以执行 make help 之后查找在 Architecture specific targets 下，第一个前面带有星号 * 的选项。

或者，如果你希望自动完成，你可以利用 image_name 目标得到镜像的完全路径（相对路径），选择性地添加 -s 标志来获得有用的输出。

以下是我拥有的三台电脑的输出，一台是 x86_64，另一台是 AArch64，还有一台是 riscv ：

# x86_64
make -s image_namearch/x86/boot/bzImage### AArch64$ make -s image_namearch/arm64/boot/Image.gz
# RISC-V
make -s image_namearch/riscv/boot/Image.gz

现在，要只构建 Linux 内核镜像，你可以这样进行：

make $(make -s image_name | awk -F '/' '{print $4}')

编译模块

make modules -j$(nproc)

安装

# 安装模块
sudo make modules_install   # 将编译生成内核模块复制到/lib/modules/内核版本
# 安装内核
sudo make install           # 将bzImage(内核镜像)复制到/boot命名为vmlinuz-内核版本    符号表文件System.map、配置文件.config 复制/boot
# 安装内核头文件
sudo make headers_install   # 安装到 /usr 目录。同时还会在 /usr 目录内创建子目录 include/linux，然后将头文件安装到 /usr/include/linux

通过设定 INSTALL_HDR_PATH 变量，你可以修改 Linux 内核头文件的安装路径。

Arch-linux

如果你尝试执行了 make install 命令，可能已经注意到产生了错误。错误如下：

$ sudo make install    INSTALL /bootCannot find LILO.

要在 Arch Linux 上实际完成 Linux 内核的安装，我们需要手动复制 Linux 内核镜像文件。别担心，如果你使用的是 Arch Linux，手动操作应该是家常便饭了。

可以使用以下命令完成这个步骤：

sudo install -Dm644 "$(make -s image_name)" /boot/vmlinuz-<kernel_release>-<localversion>

因为我编译的是 6.5.5 版本的内核，所以我将会执行下面这条命令，你可以根据你的实际情况进行适当调整：

sudo install -Dm644 "$(make -s image_name)" /boot/vmlinuz-6.5.5-pratham

虽然不是必须的，但最好复制一份名为 System.map 和 .config

sudo cp -vf System.map /boot/System.map-<kernel_release>-<localversion>sudo cp -vf .config /boot/config-<kernel_release>-<localversion>

ARM架构

安装 DTB（只针对 ARM 和 RISC-V）如果你使用的是 x86_64 架构，那么你可以跳过此步骤！

如果你针对 ARM 或者 RISC-V 构建了内核，那么在运行 make 的过程中，设备树的二进制文件可能已经被编译出来了。你可以通过在 arch/<machine_architecture>/boot/dts 目录查找 .dtb 文件来确认这一点。

这里提供了一个快速检查的技巧：

### 对于 AArch32
$ find arch/arm/boot/dts -name "*.dtb" -type f | head -n 1 > /dev/null && echo "DTBs for ARM32 were built"
### 对于 AArch64
$ find arch/arm64/boot/dts -name "*.dtb" -type f | head -n 1 > /dev/null && echo "DTBs for ARM64 were built"
### 对于 RISC-V
$ find arch/riscv/boot/dts -name "*.dtb" -type f | head -n 1 > /dev/null && echo "DTBs for RISC-V were built"

如果你看到出现 DTBs for <arch> were built 的消息，那么你可以开始安装 DTB。这可以通过 dtbs_install 目标来实现。

需要使用 sudo，因为它们会被安装在 /boot/dtb-<kernel_release>-<localversion> 中，而这个目录是由 root 所拥有的。

sudo make dtbs_install

给开发者的提示： 就像安装模块一样，你可以使用 INSTALL_DTBS_PATH 变量指定一个自定义的路径来安装设备树二进制文件。

内核文件编译保存

内核映像文件：bzImage或zImage

符号表文件：System.map

配置文件：.config

模块文件：/lib/modules/<kernel-version>

# 打包关键文件
tar -cvf linux-kernel-version.tar arch/x86/boot/bzImage System.map .config /lib/modules/<kernel-version>

# 安装
tar -xvf linux-kernel-version.tar
cp arch/x86/boot/bzImage /boot/vmlinuz-<kernel-version>
cp System.map /boot/System.map-<kernel-version>
cp .config /boot/config-<kernel-version>
update-grub                    # grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

更新引导

sudo update-grub              # 没有update-grub 可以
sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg
# 设置默认启动内核
sudo grubby --set-default /boot/vmlinuz-********
# 查看是否修改成功：
sudo grubby --default-kernel
sudo grubby --default-index
sudo grubby --info=ALL
### 移除指定内核
sudo grubby --remove-kernel=/boot/vmlinuz-6.*.*

生成初始化RAM磁盘

当你安装 Arch Linux 时，可能已经了解过 mkinitcpio 这个工具。创建初始的 RAM 磁盘。

首先，创建一个预设文件。向 /etc/mkinitcpio.d/linux-<localversion>.preset 文件中添加以下内容，根据实际需要来替换 <kernel_release> 和 <localversion>。

ALL_config="/etc/mkinitcpio.conf"ALL_kver="/boot/vmlinuz-<kernel_release>-<localversion>"PRESETS=('default' 'fallback')default_image="/boot/initramfs-<kernel_release>-<localversion>.img"fallback_options="-S autodetect"

配置完成后，执行下面的命令来生成初始 RAM 磁盘：

arch

sudo mkinitcpio -p linux-<localversion>

debian fedora

sudo dracut
# sudo dracut --force

查看模块和内核

# 内核
ls /lib/modules/内核版本
# 模块
lsmod

清除编译文件

make clean     # 清除编译产生文件，保留.config配置
make mrproper  # 清除.config和生成模块
make distclean # 清除编译、配置、补丁文件

• clean：除了 .config 文件外，删除几乎所有其他内容。
• mrproper：执行了 make clean 的所有操作外，还会删除 .config 文件。
• distclean：除了执行 make mrproper 的所有操作外，还会清理任何补丁文件。

卸载

# 删除内核模块
rm -rf /lib/modules/<kernel_release>-<localversion>
# 删除设备树二进制文件
rm -rf /boot/dtb-<kernel_release>-<localversion>
# 删除 Linux 内核本身
rm -vf /boot/{config,System,vmlinuz}-<kernel_release>-<localversion>