內(nèi)核簡介

內(nèi)核，是一個操作系統(tǒng)的核心。它負責管理系統(tǒng)的進程、內(nèi)存、設備驅(qū)動程序、文件和網(wǎng)絡系統(tǒng)，決定著系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。  

Linux的一個重要的特點就是其源代碼的公開性，所有的內(nèi)核源程序都可以在/usr/src/linux下找到，大部分應用軟件也都是遵循GPL而設計的，你都可以獲取相應的源程序代碼。全世界任何一個軟件工程師都可以將自己認為優(yōu)秀的代碼加入到其中，由此引發(fā)的一個明顯的好處就是Linux修補漏洞的快速以及對最新軟件技術的利用。而Linux的內(nèi)核則是這些特點的最直接的代表。

想象一下，擁有了內(nèi)核的源程序?qū)δ銇碚f意味著什么？首先，我們可以了解系統(tǒng)是如何工作的。通過通讀源代碼，我們就可以了解系統(tǒng)的工作原理，這在Windows下簡直是天方夜譚。其次，我們可以針對自己的情況，量體裁衣，定制適合自己的系統(tǒng)，這樣就需要重新編譯內(nèi)核。在Windows下是什么情況呢？相信很多人都被越來越龐大的Windows整得莫名其妙過。再次，我們可以對內(nèi)核進行修改，以符合自己的需要。這意味著什么？沒錯，相當于自己開發(fā)了一個操作系統(tǒng)，但是大部分的工作已經(jīng)做好了，你所要做的就是要增加并實現(xiàn)自己需要的功能。在Windows下，除非你是微軟的核心技術人員，否則就不用癡心妄想了。

內(nèi)核版本號

由于Linux的源程序是完全公開的，任何人只要遵循GPL，就可以對內(nèi)核加以修改并發(fā)布給他人使用。Linux的開發(fā)采用的是集市模型（bazaar，與cathedral--教堂模型--對應），為了確保這些無序的開發(fā)過程能夠有序地進行，Linux采用了雙樹系統(tǒng)。一個樹是穩(wěn)定樹（stable tree），另一個樹是非穩(wěn)定樹（unstable tree）或者開發(fā)樹（development tree）。一些新特性、實驗性改進等都將首先在開發(fā)樹中進行。如果在開發(fā)樹中所做的改進也可以應用于穩(wěn)定樹，那么在開發(fā)樹中經(jīng)過測試以后，在穩(wěn)定樹中將進行相同的改進。一旦開發(fā)樹經(jīng)過了足夠的發(fā)展，開發(fā)樹就會成為新的穩(wěn)定樹。開發(fā)數(shù)就體現(xiàn)在源程序的版本號中；源程序版本號的形式為x.y.z：對于穩(wěn)定樹來說，y是偶數(shù)；對于開發(fā)樹來說，y比相應的穩(wěn)定樹大一（因此，是奇數(shù)）。到目前為止，穩(wěn)定樹的最高版本是2.2.16，最新發(fā)布的Redhat7.0所采用的就是2.2.16的內(nèi)核；開發(fā)樹的最新版本是2.3.99。也許你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和多網(wǎng)站上都有2.4.0-test9-pre7之類的內(nèi)核，但是這并不是正式版本。

為什么重新編譯內(nèi)核

Linux作為一個自由軟件，在廣大愛好者的支持下，內(nèi)核版本不斷更新。新的內(nèi)核修訂了舊內(nèi)核的bug，并增加了許多新的特性。如果用戶想要使用這些新特性，或想根據(jù)自己的系統(tǒng)度身定制一個更高效，更穩(wěn)定的內(nèi)核，就需要重新編譯內(nèi)核。

通常，更新的內(nèi)核會支持更多的硬件，具備更好的進程管理能力，運行速度更快、 更穩(wěn)定，并且一般會修復老版本中發(fā)現(xiàn)的許多漏洞等，經(jīng)常性地選擇升級更新的系統(tǒng)內(nèi)核是Linux使用者的必要操作內(nèi)容。

為了正確的合理地設置內(nèi)核編譯配置選項，從而只編譯系統(tǒng)需要的功能的代碼，一般主要有下面四個考慮：

自己定制編譯的內(nèi)核運行更快（具有更少的代碼）
系統(tǒng)將擁有更多的內(nèi)存（內(nèi)核部分將不會被交換到虛擬內(nèi)存中）
不需要的功能編譯進入內(nèi)核可能會增加被系統(tǒng)攻擊者利用的漏洞
將某種功能編譯為模塊方式會比編譯到內(nèi)核內(nèi)的方式速度要慢一些

    內(nèi)核編譯模式

要增加對某部分功能的支持，比如網(wǎng)絡之類，可以把相應部分編譯到內(nèi)核中（build-in），也可以把該部分編譯成模塊（module），動態(tài)調(diào)用。如果編譯到內(nèi)核中，在內(nèi)核啟動時就可以自動支持相應部分的功能，這樣的優(yōu)點是方便、速度快，機器一啟動，你就可以使用這部分功能了；缺點是會使內(nèi)核變得龐大起來，不管你是否需要這部分功能，它都會存在，這就是Windows慣用的招數(shù)，建議經(jīng)常使用的部分直接編譯到內(nèi)核中，比如網(wǎng)卡。如果編譯成模塊，就會生成對應的.o文件，在使用的時候可以動態(tài)加載，優(yōu)點是不會使內(nèi)核過分龐大，缺點是你得自己來調(diào)用這些模塊。

內(nèi)核編譯詳解

新版本內(nèi)核的獲取和更新

國內(nèi)各大ftp上一般都可以找到某些版本的內(nèi)核。新版本的內(nèi)核的發(fā)布有兩種形式，一種是完整的內(nèi)核版本，另外一種是patch文件，即補丁。完整的內(nèi)核版本比較大，比如linux-2.4.0-test8.tar.bz2就有18M之多，網(wǎng)速快的用戶可以下載使用。完整內(nèi)核版本一般是.tar.gz（.tgz）文件或者是.bz2文件，二者分別是使用gzip或者bzip2進行壓縮的文件，使用時需要解壓縮。patch文件則比較小，一般只有幾十K到幾百K，極少的會超過1M，網(wǎng)速慢的用戶可以使用patch文件來升級內(nèi)核。但是patch文件是針對于特定的版本的，你需要找到自己對應的版本才能使用。

編譯內(nèi)核需要root權(quán)限，以下操作都假定你是root用戶。請把你需要升級的內(nèi)核拷貝到/usr/src/下（下文中以2.4.0test8的內(nèi)核的linux-2.4.0test8.tar.gz為例），命令為

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

讓我們先來查看一下當前/usr/src的內(nèi)容，注意到有一個linux的符號鏈接，它指向一個類似于linux-2.2.14（對應于你現(xiàn)在使用的內(nèi)核版本號）的目錄。首先刪除這個鏈接：

#cd /usr/src
#rm -f linux

現(xiàn)在解壓我們下載的源程序文件。如果所下載的是.tar.gz（.tgz）文件，請使用下面的命令：

#tar -xzvf linux-2.4.0test8.tar.gz

如果你所下載的是.bz2文件，例如linux-2.4.0test8.tar.bz2，請使用下面的命令

#bzip2 -d linux-2.4.0test8.tar.bz2
#tar -xvf linux.2.4.0.test8.tar

現(xiàn)在讓我們再來看一下/usr/src下的內(nèi)容，你會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在有了一個名為linux的目錄，里面就是我們需要升級到的版本的內(nèi)核的源程序。還記得那個名為linux的鏈接么？之所以使用那個鏈接就是防止在升級內(nèi)核的時候會不慎把原來版本內(nèi)核的源程序給覆蓋掉了。我們也需要同樣處理：

#mv linux linux-2.4.0test8
#ln -s linux-2.4.0test8 linux

這樣我們也有了一個名為linux的符號鏈接，就不用擔心以后會把它覆蓋掉了（也許你會覺得重新建立linux的符號鏈接沒有必要，但實際上這是必不可少的，下文中會有介紹）。如果你還下載了patch文件，比如patch-2.4.0test8，你就可以進行patch操作（下面假設patch-2.4.0test8已經(jīng)位于/usr/src目錄下了，否則你需要先把該文件拷貝到/usr/src下）：

#patch -p0 < patch-2.4.0test8

現(xiàn)在，我們已經(jīng)把內(nèi)核源程序升級到最新版本了，下面就讓我們開始內(nèi)核編譯的旅程吧。

    準備工作

通常要運行的第一個命令是：

＃cd /usr/src/linux;make mrproper

該命令確保源代碼目錄下沒有不正確的.o文件以及文件的互相依賴。由于我們使用剛下載的完整的源程序包進行編譯，所以本步可以省略。而如果你多次使用了這些源程序編譯內(nèi)核，那么最好要先運行一下這個命令。
確保/usr/include/目錄下的asm、linux和scsi等鏈接是指向要升級的內(nèi)核源代碼的。它們分別鏈向源代碼目錄下的真正的、該計算機體系結(jié)構(gòu)（對于PC機來說，使用的體系結(jié)構(gòu)是i386）所需要的真正的include子目錄。如：asm指向/usr/src/linux/include/asm-i386等。若沒有這些鏈接，就需要手工創(chuàng)建，按照下面的步驟進行：

# cd /usr/include/
# rm -r asm linux scsi
# 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

這是配置非常重要的一部分。刪除掉/usr/include下的asm、linux和scsi鏈接后，再創(chuàng)建新的鏈接指向新內(nèi)核源代碼目錄下的同名的目錄。這些頭文件目錄包含著保證內(nèi)核在系統(tǒng)上正確編譯所需要的重要的頭文件。現(xiàn)在你應該明白為什么我們上面又在/usr/src下"多余"地創(chuàng)建了個名為linux的鏈接了吧？
配置

接下來的內(nèi)核配置過程比較煩瑣，但是配置的適當與否與日后Linux的運行直接相關，有必要了解一下一些主要的且經(jīng)常用到的選項的設置。
配置內(nèi)核可以根據(jù)需要與愛好使用下面命令中的一個：

#make config（基于文本的最為傳統(tǒng)的配置界面，不推薦使用）
#make menuconfig（基于文本選單的配置界面，字符終端下推薦使用）
#make xconfig（基于圖形窗口模式的配置界面，Xwindow下推薦使用）
#make oldconfig（如果只想在原來內(nèi)核配置的基礎上修改一些小地方，會省去不少麻煩）

這三個命令中，make xconfig的界面最為友好，如果你可以使用Xwindow，那么就推薦你使用這個命令。

如果你不能使用Xwindow，那么就使用make menuconfig好了。界面雖然比上面一個差點，總比make config的要好多了。

選擇相應的配置時，有三種選擇，它們分別代表的含義如下：

　　Y－-將該功能編譯進內(nèi)核
　　N－-不將該功能編譯進內(nèi)核
　　M－-將該功能編譯成可以在需要時動態(tài)插入到內(nèi)核中的模塊

如果使用的是make xconfig，使用鼠標就可以選擇對應的選項。如果使用的是make menuconfig，則需要使用空格鍵進行選取。你會發(fā)現(xiàn)在每一個選項前都有個括號, 但有的是中括號有的是尖括號，還有一種圓括號。 用空格鍵選擇時可以發(fā)現(xiàn)，中括號里要么是空，要么是"*"，而尖括號里可以是空，"*"和"M"這表示前者對應的項要么不要，要么編譯到內(nèi)核里；后者則多一樣選擇，可以編譯成模塊。而圓括號的內(nèi)容是要你在所提供的幾個選項中選擇一項。

在編譯內(nèi)核的過程中，最煩雜的事情就是這步配置工作了，很多新手都不清楚到底該如何選取這些選項。實際上在配置時，大部分選項可以使用其缺省值，只有小部分需要根據(jù)用戶不同的需要選擇。選擇的原則是將與內(nèi)核其它部分關系較遠且不經(jīng)常使用的部分功能代碼編譯成為可加載模塊，有利于減小內(nèi)核的長度，減小內(nèi)核消耗的內(nèi)存，簡化該功能相應的環(huán)境改變時對內(nèi)核的影響；不需要的功能就不要選；與內(nèi)核關心緊密而且經(jīng)常使用的部分功能代碼直接編譯到內(nèi)核中。下面就讓我們對常用的選項分別加以介紹。

1. Code maturity level options
代碼成熟等級。此處只有一項：prompt for development and/or incomplete code/drivers，如果你要試驗現(xiàn)在仍處于實驗階段的功能，比如khttpd、IPv6等，就必須把該項選擇為Y了；否則可以把它選擇為N。

2. Loadable module support
對模塊的支持。這里面有三項：

Enable loadable module support：除非你準備把所有需要的內(nèi)容都編譯到內(nèi)核里面，否則該項應該是必選的。
Set version information on all module symbols：可以不選它。
Kernel module loader：讓內(nèi)核在啟動時有自己裝入必需模塊的能力，建議選上。

    3. Processor type and features
CPU類型。內(nèi)容蠻多的，不一一介紹了，有關的幾個如下：

Processor family：根據(jù)你自己的情況選擇CPU類型。
High Memory Support：大容量內(nèi)存的支持?？梢灾С值?G、64G，一般可以不選。
Math emulation：協(xié)處理器仿真。協(xié)處理器是在386時代的寵兒，現(xiàn)在早已不用了。
MTTR support：MTTR支持?？刹贿x。
Symmetric multi-processing support：對稱多處理支持。除非你富到有多個CPU，否則就不用選了。

4. General setup
這里是對最普通的一些屬性進行設置。這部分內(nèi)容非常多，一般使用缺省設置就可以了。下面介紹一下經(jīng)常使用的一些選項：

Networking support：網(wǎng)絡支持。必須，沒有網(wǎng)卡也建議你選上。
PCI support：PCI支持。如果使用了PCI的卡，當然必選。
PCI access mode：PCI存取模式?？晒┻x擇的有BIOS、Direct和Any，選Any吧。
Support for hot-pluggabel devices：熱插拔設備支持。支持的不是太好，可不選。
PCMCIA/CardBus support：PCMCIA/CardBus支持。有PCMCIA就必選了。
System V IPC
BSD Process Accounting
Sysctl support：以上三項是有關進程處理/IPC調(diào)用的，主要就是System V和BSD兩種風格。如果你不是使用BSD，就按照缺省吧。
Power Management support：電源管理支持。
Advanced Power Management BIOS support：高級電源管理BIOD支持。

5. Memory Technology Device（MTD）
MTD設備支持。可不選。

6. Parallel port support
串口支持。如果不打算使用串口，就別選了。

7. Plug and Play configuration
即插即用支持。雖然Linux對即插即用目前支持的不如Windows好，但是還是選上吧，這樣你可以拔下鼠標之類的體驗一下Linux下即插即用的感覺。

8. Block devices
塊設備支持。這個就得針對自己的情況來選了，簡單說明一下吧：

Normal PC floppy disk support：普通PC軟盤支持。這個應該必選。
XT hard disk support：
Compaq SMART2 support：
Mulex DAC960/DAC1100 PCI RAID Controller support：RAID鏡像用的。
Loopback device support：
Network block device support：網(wǎng)絡塊設備支持。如果想訪問網(wǎng)上鄰居的東西，就選上。
Logical volume manager（LVM）support：邏輯卷管理支持。
Multiple devices driver support：多設備驅(qū)動支持。
RAM disk support：RAM盤支持。

9. Networking options
網(wǎng)絡選項。這里配置的是網(wǎng)絡協(xié)議。內(nèi)容太多了，不一一介紹了，自己看吧，如果你對網(wǎng)絡協(xié)議有所了解的話，應該可以看懂的。如果懶得看，使用缺省選項（肯定要選中TCP/IP networking哦）就可以了。讓我們看看，TCP/IP、ATM、IPX、DECnet、Appletalk……支持的協(xié)議好多哦，IPv6也支持了，Qos and/or fair queueing（服務質(zhì)量公平調(diào)度）也支持了，還有kHTTPd，不過這些都還在實驗階段。

10. Telephony Support
電話支持。這個是什么東東？讓我查查幫助，原來是Linux下可以支持電話卡，這樣你就可以在IP上使用普通的電話提供語音服務了。記住，電話卡可和modem沒有任何關系哦。

11. ATA/IDE/MFM/RLL support
這個是有關各種接口的硬盤/光驅(qū)/磁帶/軟盤支持的，內(nèi)容太多了，使用缺省的選項吧，如果你使用了比較特殊的設備，比如PCMCIA等，就到里面自己找相應的選項吧。

    12. SCSI support
SCSI設備的支持。我沒有SCSI的設備，所以根本就不用選，如果你用了SCSI的硬盤/光驅(qū)/磁帶等設備，自己找好了。

13. IEEE 1394（FireWire）support
這個是什么？低版本的沒有見過，看看幫助再說。原來是要Fireware硬件來提高串行總線的性能，我沒有，不選了。

14. I2O device support
這個也不清楚，幫助里說是這個需要I2O接口適配器才能支持的，在智能Input/Output（I2O）體系接口中使用，又是要硬件，不選了。

15. Network device support
網(wǎng)絡設備支持。上面選好協(xié)議了，現(xiàn)在該選設備了，可想而知，內(nèi)容肯定多得很。還好還好，里面大概分類了，有ARCnet設備、Ethernet（10 or 100 Mbit）、Ethernet（1000Mbit）、Wireless LAN（non-hamradio）、Token Ring device、Wan interfaces、PCMCIA network device support幾大類。我用的是10/100M的以太網(wǎng)，看來只需要選則這個了。還是10/100M的以太網(wǎng)設備熟悉，內(nèi)容雖然多，一眼就可以看到我所用的RealTeck RTL-8139 PCI Fast Ethernet Adapter support，為了免得麻煩，編譯到內(nèi)核里面好了，不選M了，選Y。耐心點，一般說來你都能找到自己用的網(wǎng)卡。如果沒有，你只好自己到廠商那里去要驅(qū)動了。

16. Amateur Radio support
又一個不懂的，應該是配置業(yè)余無線廣播的吧，沒有，不要了。

17. IrDA（infrared）support
這個要紅外支持，免了。

18. ISDN subsystem
如果你使用ISDN上網(wǎng)，這個就必不可少了。自己看著辦好了。

19. Old CD-ROM drivers（not SCSI、not IDE）
做的可真周到，原來那些非SCSI/IDE口的光驅(qū)誰還在用啊，自己選吧，反正我是用的IDE的CD-ROM，不選這個。

20. Character devices
字符設備。這個內(nèi)容又太多了，先使用缺省設置，需要的話自己就修改。把大類介紹一下吧：

I2C support：I2C是Philips極力推動的微控制應用中使用的低速串行總線協(xié)議。如果你要選擇下面的Video For Linux，該項必選。
Mice：鼠標。現(xiàn)在可以支持總線、串口、PS/2、C&T 82C710 mouse port、PC110 digitizer pad，自己根據(jù)需要選擇。
Joysticks：手柄。即使在Linux下把手柄驅(qū)動起來意義也不是太大，游戲太少了。
Watchdog Cards：雖然稱為Cards，這個可以用純軟件來實現(xiàn)，當然也有硬件的。如果你把這個選中，那么就會在你的/dev下創(chuàng)建一個名為watchdog的文件，它可以記錄你的系統(tǒng)的運行情況，一直到系統(tǒng)重新啟動的1分鐘左右。有了這個文件，你就可以恢復系統(tǒng)到重啟前的狀態(tài)了。
Video For Linux：支持有關的音頻/視頻卡。
Ftape, the floppy tape device driver：
PCMCIA character device support：

21. File systems
文件系統(tǒng)。內(nèi)容又太多了，老法子，在缺省選項的基礎上進行修改。介紹以下幾項：

Quota support：Quota可以限制每個用戶可以使用的硬盤空間的上限，在多用戶共同使用一臺主機的情況中十分有效。
DOS FAT fs support：DOS FAT文件格式的支持，可以支持FAT16、FAT32。
ISO 9660 CD-ROM file system support：光盤使用的就是ISO 9660的文件格式。
NTFS file system support：ntfs是NT使用的文件格式。
/proc file system support：/proc文件系統(tǒng)是Linux提供給用戶和系統(tǒng)進行交互的通道，建議選上，否則有些功能沒法正確執(zhí)行。

還有另外三個大類都規(guī)到這兒了：Network File Systems（網(wǎng)絡文件系統(tǒng)）、Partition Types（分區(qū)類型）、Native Language Support（本地語言支持）。值得一提的是Network File Systems里面的兩種：NFS和SMB分別是Linux和Windows相互以網(wǎng)絡鄰居的形式訪問對方所使用的文件系統(tǒng)，根據(jù)需要加以選擇。

22. Console drivers
控制臺驅(qū)動。一般使用VGA text console就可以了，標準的80*25的文本控制臺。

23. Sound
聲卡驅(qū)動。如果你能在列表中找到聲卡驅(qū)動那自然最好，否則就試試OSS了。

24. USB supprot
USB支持。很多USB設備，比如鼠標、調(diào)制解調(diào)器、打印機、掃描儀等，在Linux都可以得到支持，根據(jù)需要自行選擇。

25. Kernel hacking
配置了這個，即使在系統(tǒng)崩潰時，你也可以進行一定的工作了。普通用戶是用不著這個功能的。

總算配置完了，現(xiàn)在存盤退出，當然你也可以把現(xiàn)在的配置文件保存起來，這樣下次再配置的時候就省力氣了。

編譯

在繁雜的配置工作完成以后，下面你就可以自己到杯茶耐心等候了。與編譯有關的命令有如下幾個：

#make dep
#make clean
#make zImage
#make bzImage
#make modules
#make modules_install
#depmod -a

第一個命令make dep實際上讀取配置過程生成的配置文件，來創(chuàng)建對應于配置的依賴關系樹，從而決定哪些需要編譯而那些不需要；第二命令make clean完成刪除前面步驟留下的文件，以避免出現(xiàn)一些錯誤；第三個命令make zImage和第四個命令make bzImage實現(xiàn)完全編譯內(nèi)核，二者生成的內(nèi)核都是使用gzip壓縮的，只要使用一個就夠了，它們的區(qū)別在于使用make bzImage可以生成大一點的內(nèi)核，比如在編譯2.4.0版本的內(nèi)核時如果使用make zImage命令，那么就會出現(xiàn)system too big的錯誤提示。建議大家使用make bzImage命令。

后面三個命令只有在你進行配置的過程中，在回答Enable loadable module support (CONFIG_MODULES)時選了"Yes"才是必要的，make modules和make modules_install分別生成相應的模塊和把模塊拷貝到需要的目錄中。

嚴格說來，第七個命令和編譯過程并沒有關系，它是生成模塊間的依賴關系，這樣你啟動新內(nèi)核之后，使用modprobe命令加載模塊時就能正確地定位模塊。

更新

經(jīng)過以上的步驟，我們終于得到了新版本的內(nèi)核。為了能夠使用新版本的內(nèi)核，我們還需要做一些改動：

#cp /usr/src/linux/System.map /boot/System.map-2.4.0test8
#cp /usr/src/linux/arch/i386/bzImage /boot/vmlinuz-2.4.0test8

以上這兩個文件是我們剛才編譯時新生成的。下面修改/boot下的兩個鏈接System.map和vmlinuz，使其指向新內(nèi)核的文件：

#cd /boot;rm -f System.map vmlinuz
#ln -s vmlinuz-2.4.0test8 vmlinuz
#ln -s System.map-2.4.0test8 System.map

然后修改/etc/lilo.conf：

#vi /etc/lilo.conf

增加如下一段：

image=/boot/vmlinuz-2.4.0test8
label=linux240
read-only
root=/dev/hda2

其中root=/dev/hda2一行要根據(jù)需要自行加以修改。
運行：

#/sbin/lilo -v

確認對/etc/lilo.conf的編輯無誤，現(xiàn)在重新啟動系統(tǒng)：

#shutdown -r now

在機器重啟后出現(xiàn)LILO時按TAB鍵，輸入linux240，我們的新內(nèi)核發(fā)揮作用了，好好享受吧。

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