一、简介

内核，是一个操作系统的核心。它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。Linux作为一个自由软件，在广大爱好者的支持下，内核版本不断更新。新的内核修订了旧内核的bug，并增加了许多新的特性。如果用户想要使用这些新特性，或想根据自己的系统度身定制一个更高效，更稳定的内核，就需要重新编译内核。

本文将以kernel 3.12.5版本为实验，操作平台为RedHat 6.2，但本文所介绍的内核编译与安装方法适合大多数Linux系统（包括RedHat、Ubuntu、Debian等）。

二、下载新内核源码 

内核下载官网：https://www.kernel.org/ 
解压内核：#tar xvf linux-3.12.5.tar.xz  /opt

进入内核源码目录：#cd /opt/linux-3.12.5

 

这里解压到任何目录都行，本人解压到了/opt目录下。在网上看到很多朋友解压到/usr/src目录下，其实这都无所谓，因为本文所讲的方法并不局限于给本机新增一个内核，还有可能是给其他机器的新增内核，就算是新增本机内核那也没关系，因为后面执行#make install 自动就会将对应文件拷贝到本机相应的目录下去了。

注：下文所有关于颜色标注的“3.12.5”都替换成自己实际的内核版本号。

三、替换内核

本文介绍两种替换内核方法：编译替换内核、打包替换内核（.deb安装包）。

（一）编译替换内核

编译替换内核适合所有Linux系统，也是大多数人常用的方法。

1、定制内核

#make mrproper

作用是在每次配置并重新编译内核前需要先执行“make mrproper”命令清理源代码树，包括过去曾经配置的内核配置文件“.config”都将被清除。即进行新的编译工作时将原来老的配置文件给删除到，以免影响新的内核编译。

即检查有无不正确的.o文件和依赖关系，如果使用刚下载的完整的源程序包即第一次进行编译，那么本步可以省略。而如果你多次使用了这些源程序编译内核，则最好要先运行一下这个命令。 

 

#make menuconfig

注：使用make menuconfig 生成的内核配置文件，决定将内核的各个功能系统编译进内核还是编译为模块还是不编译。

在这里就不介绍具体的内核配置操作，但是建议就算不打算配置什么也执行一下make menuconfig这个命令，因为如果不执行此操作的话在后面make编译内核的时候会提示你回答很多问题。

内核配置可参考：

Make menuconfig配置详解：http://blog.csdn.net/xuyuefei1988/article/details/8635539

http://www.linuxidc.com/Linux/2012-06/63092.htm

 

配置内核还有很多其他方法，主要区别如下：

#make menuconfig        //基于ncurse库编制的图形工具界面

#make config         //基于文本命令行工具，不推荐使用

#make xconfig         //基于X11图形工具界面

#make gconfig        //基于gtk+的图形工具界面

这里选择简单的配置内核方法，即make menuconfig。在终端输入make menuconfig，等待几秒后，终端变成图形化的内核配置界面。进行配置时，大部分选项使用其缺省值，只有一小部分需要根据不同的需要选择。

对每一个配置选项，用户有三种选择，它们分别代表的含义如下：

<*>或[*]——将该功能编译进内核

[ ]——不将该功能编译进内核

[M]——将该功能编译成可以在需要时动态插入到内核中的代码

2、编译安装内核和模块

（1）  拷贝.confg文件：

执行#cp /boot/config-，然后按下Tab键，系统会自动填上该目录下符合条件的文件名，然后继续输入 .config，目的是使用在boot目录下的原配置文件。

不执行这一步的话，后面make的时候会提示找不到.confg文件。

如果在上一步配置了内核的话应该是会自动生成.config文件，但这里本人只是执行了一次#make menuconfig命令并没有配置内核。

（2）   建立编译时所需的从属文件：

#make dep

根据上一步所选择的选项，建立文件的依赖关系。

（3）  清除内核编译的目标文件 ：

#make clean

清理一些不必要的文件，如果你在上次编译的基础上，删去了一些选项，建议你执行这一步操作，否则，就没有必要了。

（4）  编译安装内核和模块：

【本机替换内核】

1）编译内核和模块：

       #make –j4

生成内核模块和vmlinuz，initrd.img，Symtem.map文件。

注：#make相当于分别执行#make bzImage 和#make modules，由于是本机替换内核，所以无需分开执行。

这一步所需的时间较长，为了加快编译速度，我们可以加上“-j”选项，后面跟的数字是jobsnum ，建议设置为 CPU 核心数 + 1，jobsnum值可以由命令” cat /proc/cpuinfo |sed -n '/^processor/p' |wc -l”获得。

2）安装模块：

#makemodules_install

编译成功后，系统会在/lib/modules目录下生成一个3.12.5子目录，里面存放着新内核的所有可加载模块(即将编译好的modules拷贝到/lib/modules下)。

3）安装内核：

#makeinstall

即复制.config，vmlinuz，initrd.img，System.map文件到/boot目录、更新grub。对于RedHat系统以下三个grub文件自动会更新，默认启动新内核。

/etc/grub.conf

/boot/grub/menu.lst

/boot/grub/grub.conf

注：前两个配置文件是第三个的软连接。

Ubutun和Debian系统是/boot/grub/grub.conf文件。

       4）重启系统：

              #reboot

 

       【非本机替换内核】

在这里也可以像本机替换内核一样直接执行#make，但本文将编译内核和编译模块分开来执行，但原理和结果是一样的。

1）编译内核：

       #make bzImage

内核编译成功后，会在源码树根目录即linux-3.12.5/arch/x86_64/boot/目录中生成一个新内核的映像文件bzImage。

注：对于大内核（比如需要SCSI支持），make bzImage (推荐)

对于小内核，make zImage。

       2）编译模块：

       #make modules

                   编译可加载模块（即内核选项中选择为M的选项），以便将来使用insmod命令进行加载。编译时间跟M选项的数量有关。 

3）安装模块：

#make modules_install

       即将编译好的modules拷贝到/lib/modules下。

4）安装内核：

       由于不是本机替换内核，所以我们需要将新生成的内核文件拷贝到要替换内核的机器上。需要拷贝的内核文件为主要有4个，分别是：.config，bzImage，System.map 和系统/lib/modules/linux-3.12.5目录。

具体操作如下：

（1）将生成的linux-3.12.5/.config 拷贝到要替换内核系统的/boot下，并重命名为config-3.12.5

（2）将生成的linux-3.12.5/arch/x86-64/boot/bzImage 拷贝到要替换内核系统的/boot下，并重命名为vmlinuz-3.12.5（注：这里需特别注意拷贝后的文件名变为vmlinuz-x.x.x）。

（3）将生成的linux-3.12.5/System.map 拷贝到要替换内核系统的/boot下，并重命名为System.map-3.12.5

（4）将make modules_install生成的系统目录/lib/modules/linux-3.12.5 拷贝到要替换内核系统的/lib/modules下。

（5）在要替换新内核的系统的/lib/modules目录下执行以下命令：

        #update-initramfs-c -k3.12.5，生成/boot/initrd.img-3.12.5

#update-grub（或#update-grub2）, 更新启动加载文件。

      注：RedHat系统貌似是没有以上两个更新命令，所以以上更新内核方法适合Ubuntu或Debian系统。

       那RedHat系统怎么更新内核呢？建议使用上一种【本机替换内核】方法直接make install安装，使用【非本机替换内核】方法不太方便，但这里也做一个介绍，我们可以手动更新内核启动文件。（当然你也可以手动下载一个grub安装包并安装，再使用update-grub）。

具体如下（将第（5）步替换成下面操作）：

RedHat系统中有三个配置文件/etc/grub.conf；/boot/grub/menu.lst；/boot/grub/grub.conf

前两个都是第三个的连接，所以我们只需要修改/boot/grub/grub.conf启动配置文件即可。

内容如下：

title 显示在启动菜单上的名称

root 根文件系统挂载分区，根据自身系统而定，可以仿照旧版本内核填写。

kernel 压缩过的内核文件名

initrd 根文件系统文件名

     如：

       titleMy new kernel

         root (hd0,0)

            kernel/boot/vmlinuz-x.y.z

            initrd/boot/initrd-x.y.z.img

      

       在红帽系统上直接修改grub启动文件的方法本人没有亲试，这部分内容是参照文章http://wenku.baidu.com/view/cb16a8fdc8d376eeaeaa3126.html所写的，具体的可以看原文。

       本人系统的/boot/grub/grub.conf中新增内核内容如下：

              title Red Hat Enterprise LinuxServer (3.12.5)

              root (hd0,0)

              kernel /vmlinuz-3.12.5 orroot=/dev/……

              initrd /initramfs-3.12.5.img

 

然后重新生成ram磁盘：

如果您的系统中的/etc/lilo.conf没有使用了ram磁盘选项initrd,略过

如果您的系统中的/etc/lilo.conf使用了ram磁盘选项initrd,

使用mkinitrd initrd-内核版本号 内核版本号命令重新生成ram磁盘文件，例如我的Redhat 6.2：

mkinitrd initrd-3.12.5 3.12.5

之后把/etc/lilo.conf中的initrd指向新生成的initrd-3.12.5文件：

initrd=/boot/initrd-3.12.5

 

ram磁盘能使系统性能尽可能的优化，具体参考/usr/src/linux/Documents/initrd.txt文件

5）重启系统：

       #reboot

3、几个重要的Linux内核文件介绍

（1）.config

使用make menuconfig 生成的内核配置文件，决定将内核的各个功能系统编译进内核还是编译为模块还是不编译。

（2）vmlinuz 和 vmlinux

vmlinuz是可引导的、压缩的内核，“vm”代表“Virtual Memory”。Linux 支持虚拟内存，不像老的操作系统比如DOS有640KB内存的限制，Linux能够使用硬盘空间作为虚拟内存，因此得名“vm”。

vmlinuz是可执行的Linux内核，vmlinuz的建立有两种方式：

一是编译内核时通过“make zImage”创建，zImage适用于小内核的情况，它的存在是为了向后的兼容性；

二是内核编译时通过命令make bzImage创建，bzImage是压缩的内核映像，需要注意，bzImage不是用bzip2压缩的，bzImage中的bz容易引起误解，bz表示“big zImage”，bzImage中的b是“big”意思。 zImage（vmlinuz）和bzImage（vmlinuz）都是用gzip压缩的。它们不仅是一个压缩文件，而且在这两个文件的开头部分内嵌有gzip解压缩代码，所以你不能用gunzip 或 gzip –dc解包vmlinuz。内核文件中包含一个微型的gzip用于解压缩内核并引导它。两者的不同之处在于，老的zImage解压缩内核到低端内存（第一个640K），bzImage解压缩内核到高端内存（1M以上）。如果内核比较小，那么可以采用zImage 或bzImage之一，两种方式引导的系统运行时是相同的。大的内核采用bzImage，不能采用zImage。 vmlinux是未压缩的内核，vmlinuz是vmlinux的压缩文件。

（3）initrd.img

initrd是“initial ramdisk”的简写。

initrd一般被用来临时的引导硬件到实际内核vmlinuz能够接管并继续引导的状态。比如initrd- 2.4.7-10.img主要是用于加载ext3等文件系统及scsi设备的驱动。如果你使用的是scsi硬盘，而内核vmlinuz中并没有这个 scsi硬件的驱动，那么在装入scsi模块之前，内核不能加载根文件系统，但scsi模块存储在根文件系统的/lib/modules下。为了解决这个问题，可以引导一个能够读实际内核的initrd内核并用initrd修正scsi引导问题，initrd-2.4.7-10.img是用gzip压缩的文件。initrd映象文件是使用mkinitrd创建的，mkinitrd实用程序能够创建initrd映象文件，这个命令是RedHat专有的，其它Linux发行版或许有相应的命令。这是个很方便的实用程序。具体情况请看帮助：man mkinitrd

（4）System.map是一个特定内核的内核符号表，由“nm vmlinux”产生并且不相关的符号被滤出。
下面几行来自/usr/src/linux-2.4/Makefile：

nm vmlinux | grep-v '(compiled)|(.o$$)|( [aUw] )|(..ng$$)|(LASH[RL]DI)' | sort >System.map 

在进行程序设计时，会命名一些变量名或函数名之类的符号。Linux内核是一个很复杂的代码块，有许许多多的全局符号， Linux内核不使用符号名，而是通过变量或函数的地址来识别变量或函数名，比如不是使用size_t BytesRead这样的符号，而是像c0343f20这样引用这个变量。 对于使用计算机的人来说，更喜欢使用那些像size_t BytesRead这样的名字，而不喜欢像c0343f20这样的名字。内核主要是用c写的，所以编译器/连接器允许我们编码时使用符号名，而内核运行时使用地址。 然而，在有的情况下，我们需要知道符号的地址，或者需要知道地址对应的符号，这由符号表来完成，符号表是所有符号连同它们的地址的列表。

Linux 符号表使用到2个文件： /proc/ksyms  、System.map 。/proc/ksyms是一个“proc  file”，在内核引导时创建。实际上，它并不真正的是一个文件，它只不过是内核数据的表示，却给人们是一个磁盘文件的假象，这从它的文件大小是0可以看 出来。然而，System.map是存在于你的文件系统上的实际文件。当你编译一个新内核时，各个符号名的地址要发生变化，你的老的System.map 具有的是错误的符号信息，每次内核编译时产生一个新的System.map，你应当用新的System.map来取代老的System.map。 

虽然内核本身并不真正使用System.map，但其它程序比如klogd， lsof和ps等软件需要一个正确的System.map。如果你使用错误的或没有System.map，klogd的输出将是不可靠的，这对于排除程序故障会带来困难。没有System.map，你可能会面临一些令人烦恼的提示信息。 另外少数驱动需要System.map来解析符号，没有为你当前运行的特定内核创建的System.map它们就不能正常工作。 Linux的内核日志守护进程klogd为了执行名称-地址解析，klogd需要使用System.map。System.map应当放在使用它的软件能够找到它的地方。执行：man klogd可知，如果没有将System.map作为一个变量的位置给klogd，那么它将按照下面的顺序，在三个地方查找System.map： /boot/System.map 、/System.map、/usr/src/linux/System.map 

System.map也有版本信息，klogd能够智能地查找正确的映象（map）文件。

（二）打包替换内核

打包替换新内核使用的是make-kpkg命令，所以此方法只适合支持make-kpkg命令的系统版本，一般适合Ubuntu、Debian等系统，不适合RedHat系统。

1、定制内核

#make mrprobe ，清理源代码树。

#make menuconfig ，配置内核。

2、打包内核

（1）拷贝.confg文件：

执行#cp /boot/config-，然后按下Tab键，系统会自动填上该目录下符合条件的文件名，然后继续输入 .config，目的是使用在boot目录下的原配置文件。

不执行这一步的话，后面make的时候会提示找不到.confg文件。

如果在上一步配置了内核的话应该是会自动生成.config文件，但这里本人只是执行了一次#make menuconfig命令并没有配置内核。

（2）编译打包内核

#make-kpkg --initrd  - -append-to-version=-pyh  - -revision=zxxiong.0716 -j 4kernel_image kernel_headers

         执行完以上命令后将在上一级目录生成两个.deb包：

头文件包：linux-headers-3.12.5-pyh_zxxiong.0716_amd64.deb

       内核包：linux-image-3.12.5-pyh_zxxiong.0716_amd64.deb

      

【--initrd】选项会让make-kpkg自动帮我们生成initramfs；

【--revision】会给生成的deb文件加上一个版本信息。这个参数只是影响到文件名，如果不指定，默认会是“10.00.Custom”；

【--append-to-version】也是一种版本信息，它不仅出现在deb安装包的文件名里，也会影响到kernel的名称，比如本例中，内核更新完成之后，用“uname -r”察看会得到“3.12.5-pyh”；

【kernel_image】表示生成内核和默认模块的安装包。

【kernel_headers】这样make-kpkg会生成一个内核头文件的安装包。

如果我们用普通用户来执行make-kpkg，需要加上fakeroot运行

#fakeroot make-kpkg --initrd  - -append-to-version=-pyh  - -revision=zxxiong.0716 -j 4 kernel_image kernel_headers

 

（注：需要设置平台 如-amd64在这里配置文件已经默认配置了，所以这里不用加，选项kernel_image是生成内核.deb包，选项kernel_headers是生成头文件.deb包，这两个选项可以只使用一个）

（3）安装内核

       将上面生成的.deb包拷贝到需要替换内核的机器上，执行以下命令：

#dpkg –i linux-headers-3.12.5-pyh_zxxiong.0716_amd64.deblinux-image-3.12.5-pyh_zxxiong.0716_amd64.deb   (接上一行)

或者直接在deb包所在目录执行：#dpkg –i ./*.deb

 

       执行命令之后则会自动更新/boot目录下的文件（即自动执行命令：# update-initramfs -c -k3.12.5 和#update-grub2），然后重启系统并选定加载的内核就可以了，还可以修改/boot/grub/grub.cfg配置文件中的 set default=”0”, 默认为0，安装完后查看该文件新加载的内核是第几项就设置为几（从0开始），这样则不需要在开机时选择启动第几项了。

（5）  重启系统

#reboot

 

 

本文参考资料：

1、http://blog.csdn.net/cdsnmdl/article/details/3922513

2、http://blog.chinaunix.net/uid-26497520-id-3593098.html

 

 注：如果觉得此文对您有所帮助，希望能鉴于博主打字的辛苦给个评论。当然更希望有错误之处能够指正。

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