作者:korant

踏上 Linux 内核世界的探险将成为您职业生涯的一段迷人旅程。作为操作系统之心的 Linux 内核涵盖众多领域,如操作系统原理、硬件抽象以及驱动开发等。在这篇文章中,我们将一探 Linux 内核的奥秘,并为具备编程基础的技术人员提供一处学习起点。

1. Linux 内核概述——奇妙世界的入口

作为核心组件,内核实现了操作系统的基本功能,如进程管理、内存管理、设备驱动、文件系统等。它是 GNU/Linux 操作系统的核心,确保整个系统的稳定性和性能。而开源让全球成千上万的开发者及维护者纷纷加入其行列,使得 Linux 内核得以在各式平台和设备上迅速壮大。

1.1 发行版与内核的关系:风格多样的组合拳

简言之,发行版就是各种软件包的集合,甚至于内核对于发行版来说,亦只是一个独立的内核包。发行版旨在为用户空间运行的程序提供系统资源。不同发行版之间的区别在于所选的软件包管理方式及其配置:

尽管许多发行版允许用户自定内核,但对于大多数用户而言,这个神秘的内核层面很少涉猎。

1.2 内核源码探索之旅

审视内核源码,在其世界中探险各种功能与子系统。为了获得最新版内核源代码,可以访问 https://kernel.org 感受内核之美。

同样,通过阅读内核源代码,可以增进对理论知识的理解,以及学会阅读和编写高品质的内核代码。

获取内核代码:

git clone <https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git>

1.3 内核源码编译:秘诀揭开

反复琢磨内核源码,将揭开内核秘诀的神秘面纱。首先,需要完成以下几个关键步骤:

  1. 配置:挑选所需内核选项和功能。可以使用菜单驱动的配置界面 make menuconfig或者手动编辑 .config 文件进行配置。

    实际上,make menuconfig 的方式最终也会将内核配置写入 .config 文件中,可以看到 config 文件中的内容就是在配置各个层级 Makefile 中依赖的编译指令。

    .config:

    ...
    CONFIG_POSIX_TIMERS=y
    CONFIG_PRINTK=y //以此为例
    CONFIG_PRINTK_NMI=y
    CONFIG_BUG=y
    ...
    
    

    Makefile(fs/proc/Makefile):

    ...
    proc-$(CONFIG_PROC_KCORE) += kcore.o
    proc-$(CONFIG_PROC_VMCORE) += vmcore.o
    proc-$(CONFIG_PRINTK) += kmsg.o
    proc-$(CONFIG_PROC_PAGE_MONITOR) += page.o
    proc-y += sysctl_write_forbid.o
    ...
    
    
  2. 编译:执行 make 命令进行编译,此过程将生成内核映像(如:vmlinuz)以及编译完成的模块。

  3. 安装模块:接下来,使用 make modules_install 命令安装编译完成的模块。

  4. 安装内核映像:通过 make install 将编译好的内核映像安装到 /boot 目录下,并更新内核启动加载器(如:GRUB)的配置。