Linux内核入门集(续1)

生成内核 

　　生成内核其实很简单，甚至比编译和安装其它系统级组件，如glibc还要简单，从2.6版本开始，Linux内核引入了一个新的配置和生成系统，它使生产内核的操作变得更加简单了。 

　　配置内核 

　　既然已经拿到内核源代码，那我们在开始编译前就可以根据需要自行配置和定制，可以编译你指定的功能和想要的驱动，配置内核是生成内核必须的一 步，因为内核提供了大量的功能，支持各种不同的硬件，有很多都需要配置，内核配置是由配置选项控制的，配置选项都有CONFIG前缀，例如，对称多处理 (SMP)是由CONFIG_SMP配置选项配置的，如果设置了这个选项，SMP就被启用了，反之则被禁用，配置选项可以确定会生成哪个文件，也可以通过 预处理指令操控代码。 

　　配置选项可以控制生成过程要么是布尔型，要么是三态型，布尔型就是“是”或“否”，大部分内核配置选项都属于布尔型，如 CONFIG_PREEMPT，而三态型则在“是”和“否”的基础上，又增加一个“模块”选项，模块选项表示配置选项被设置了，但最后会编译成模块，而不 是直接编译进内核，模块可以理解为可独立动态载入的对象，一般来说，驱动配置通常都是三态型。 

　　配置选项也可以是字符串或整数，这样的选项不会控制生成过程，指定的值由内核源代码访问预处理宏时使用，例如，可以为某个配置选项指定静态分配数组的大小。 

　　Linux厂商也会随发行版提供预编译的内核，如Canonical为Ubuntu，或Red Hat为Fedora提供的内核，这样的内核通 常只启用了需要的内核功能，几乎所有驱动都被编译成模块了，这样的内核提供了一个良好的基础内核和广泛的硬件模块支持，无论如何，想要成为内核高手，你应 该编译自己的内核。 

　　值得庆幸的是，内核提供了很多工具简化配置 ，最简单的工具是基于文本命令行的实用程序，如： 

　　$ make config 

　　这个工具会一个选项一个选项地配置，但用户需要参与，如指定“是(y)”，“否(m)”还是“模块(m)”，整个配置过程需要很长的时间，因 此，除非是有人按小时计费请你升级内核，实在找不出别的理由用这种最原始的方法配置内核了，相反，有现成的基于ncurses的图形化工具可以代替。 

　　$ make menuconfig 

　　或是基于gtk+的图形化工具 

　　$ make gconfig 

　　上述三个工具都将配置选项分成多个类别，如“处理器类型和特征”，你可以在这些类别上来回移动，查看内核选项，当然也可以修改它们的设置了。 

　　下面这个命令会根据你的架构创建一个默认的配置基础。 

　　$ make defconfig 

　　虽然默认配置有些武断(在i386上，默认配置是由Linus配置的)，但如果你从未配置过内核，它提供了一个良好的开端。 

　　配置选项存储在源代码树根目录下一个名叫.config的文件中，你可以打开这个文件手工编辑其中的配置选项，修改后或要在新的内核源代码树上应用现有配置文件，你可以使用下面的命令验证和更新配置： 

　　$ make oldconfig 

　　在生成内核之前必须运行这个命令。 

　　配置选项CONFIG_IKCONFIG_PROC指定了完整的内核配置文件压缩包位置，默认是/proc/config.gz，这样在生成新 内核时要克隆现有的配置就变得非常简单了。如果你当前的内核开启了这个选项，你可以从/proc拷贝该配置文件，然后在此基础上生成新的内核： 

　　$ zcat /proc/config.gz > .config 　　$ make oldconfig 

　　内核配置好后，使用下面的命令进行生成： 

　　$ make 

　　和2.6以前的内核不一样，在生成内核前不再需要执行make dep命令了，依赖树会自动维护，也不需要再指定特定的生成类型，如bzImage，或独立生成模块，默认Makefile规则会自动处理好一切。 

　　将干扰信息最小化 

　　在生成过程中会遭到警告和错误的干扰。最小化干扰信息的一个诀窍是重定向make的输出，但仍然会看到一些警告和错误： 

　　$ make > ../detritus 

　　如果你想查看生成输出，你可以事后阅读这个文件，如果你完全不想看到任何输出，那么就重定向到/dev/null： 

　　$ make > /dev/null 

　　同时执行多个生成作业 

　　Make命令提供了一个功能可以将生成过程拆分成多个平行的作业，这些作业可以独立运行，也可以并行运行，在多处理器系统上可以极大地提高生成速度，也提高了处理器利用率，因为生成大型源代码树会出现大量的I/O等待时间。 

　　默认情况下，make只能拆分成一个作业，因为Makefiles常常会包含不正确的依赖信息，如果真是这样，多个并行执行的作业将会引起混乱，最终会导致生成过程失败，如果Makefiles中的依赖信息无误，那么完全可以拆分成多个作业执行，如： 

　　$ make –jn 

　　这里的n表示拆分的作业数量，通常按每个处理器拆分成1-2个作业，例如，在一个16核心的机器上 ，你可以运行： 

　　$ make -j32 > /dev/null 

　　使用distcc或ccache等优秀的工具也可以大大提高生成速度。 

　　安装新内核 

　　内核生成好之后，你需要安装它，如何安装于系统架构和引导加载程序有关，我们以x86架构，grub引导加载程序为例进行说明。 

　　首先将arch/i386/boot/bzImage拷贝到/boot，重命名为vmlinuz- version，这里的version也是 版本号，然后编辑/boot/grub/grub.conf，为新内核添加相应的项目，如果是使用LILO引导装载程序，则修改/etc /lilo.conf文件，然后运行lilo。 

　　模块的安装与系统架构无关，都是自动完成的，以root用户运行： 

　　% make modules_install 

　　这个命令会将所有编译好的模块安装到/lib/modules下对应的子目录中。 

　　生成过程会在源代码树根目录下创建一个System.map文件，它包含一个符号查找表，映射内核符号到它们的起始地址，在调试期间可以用它将内存地址转换成函数和变量名。 

　　可能会遇到的问题 

　　与普通用户空间的应用程序相比，Linux内核有多个特殊的属性，下面是我认为最重要的一些不同： 

　　◆内核既不访问C库也不访问标准C头； 

　　◆内核是用GNU C编码的； 

　　◆内核缺少用户空间提供的内存保护； 

　　◆内核不能容易地执行浮点运算； 

　　◆内核有一个小型的固定大小的进程堆栈； 

　　◆由于内核支持异步中断和SMP，因此同步和并发是内核主要担心的问题； 

　　◆可移植性也很重要。 

　　下面我们就逐个来了解一下这些问题，所有内核开发人员都必须记住它们。