源码编译内核-CentOS7上Linux内核的编译和升级

在CentOS7环境下遇到由于某种原因需要升级内核的场景，经过一番查找，在网上找到了一个可以直接使用的RPM，大大减轻了工作量，但我开始对如何编译产生了兴趣内核。 那么让我们来实验一下。

一些内核知识

Linux内核代号分为Prepatch、Mainline、Stable、LongTerm（LongTermSupport）等，其中：

前面提到，由于一定的激励，需要升级内核来解决问题。 经过仔细的代码比对，最终选择了5.15内核版本进行版本升级。 内核升级完成后，问题解决。

内核编译计划

编译环境

注意：编译过程中的输出非常大。 确保编译目录所在的c盘有足够的可用空间。 刚开始我的测试过程中，c盘只有25G可用空间，导致由于空间不足导致编译失败。 之前的扩容是20G。 只需要45G就可以保证编译顺利。

海湾合作委员会打算

CentOS7系统自带的GCC版本为4.8.5，不再满足5.15内核的编译条件。 这里我们使用SCL软件设置来使用更高版本的GCC：

$ sudo yum install -y centos-release-scl scl-utils-build$ sudo yum install -y devtoolset-9-toolchain

安装后，可以在当前会话中激活它：

$ scl enable devtoolset-9 bash$ gcc --version
gcc (GCC) 9.3.1 20200408 (Red Hat 9.3.1-2)Copyright (C) 2019 Free Software Foundation, Inc.This is free software; see the source for copying conditions.  There is NOwarranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

可以看到GCC版本已更改为GCC9.3.1，但请注意这些方法仅在当前会话中生效，当用户切换或打开新会话时需要重新激活。

RPM包管理工具

编译之前需要安装RPM包管理工具rpmdevtools：

sudo yum -y install rpmdevtools

rpmdev-setuptree命令可以在当前用户下手动创建rpmbuild目录，用于编译rpm包。 其结构如下：

[develop@localhost rpmbuild]$ tree.├── BUILD├── RPMS├── SOURCES├── SPECS└── SRPMS
5 directories, 0 files

编译方法一

1、安装依赖包：

$ sudo yum install -y gcc make ncurses-devel flex bison openssl-devel elfutils-libelf-devel perl bc

2.下载代码包：

$ wget https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.15.126.tar.xz

3.解压代码：

$ tar -xvf linux-5.15.126.tar.xz

4、将当前内核编译配置复制到新内核源码中，主要是设置内核编译选项。 复制当前用于启动系统的配置是最安全的形式。

$ cd linux-5.15.126$ cp /boot/config-$(uname -r) ./.config

如果需要以文本图形的形式配置内核并调整内核加载模块，可以执行以下操作：

General setup  —>Select Local version – append to kernel release

5.减小RPM包尺寸：

1）CONFIG_DEBUG_INFO：如果我们的内核中启用了CONFIG_DEBUG_INFO选项，那么我们编译出来的二进制补码代码就会带来很多调试信息。 内核镜像镜像全部被修剪和优化，而驱动则没有，所以单个KO的大小非常大。 为了减小 RPM 的大小，您需要编辑 .config 文件并注释以下行：

CONFIG_DEBUG_INFO=y
to
#CONFIG_DEBUG_INFO=y

2）INSTALL_MOD_STRIP：另一个重要的事情是编译时传递给make的参数INSTALL_MOD_STRIP。 如果设置了 INSTALL_MOD_STRIP，驱动程序将被剥离以减少输出的大小。 关于，内核kbuild文档中的描述是：

 INSTALL_MOD_STRIP  If this variable is specified, it will cause modules to be stripped  after they are installed.  If INSTALL_MOD_STRIP is '1', then thedefault option --strip-debug will be used.  Otherwise, the  INSTALL_MOD_STRIP value will be used as the option(s) to the strip  command.

这里你可能会问，什么是strip？ Strip是通过删除可执行文件中ELF头的typchk段、符号表、字符串表、行号信息、调试段、注释段、重定位信息等来减少程序体积。 的目标。 在内核编译测试中，不使用INSTALL_MOD_STRIP制作的kernel-5.15.126RPM包大小近1G，设置后大小只有几十兆，非常有效。

6、这里先暂停一下，先看一下内核makefile通过makehelp提供的功能，有很多，我们看几个比较常用的：

Cleaning targets:  clean      - Remove most generated files but keep the config and                    enough build support to build external modules  mrproper    - Remove all generated files + config + various backup files  distclean    - mrproper + remove editor backup and patch files
Configuration targets:  menuconfig    - Update current config utilising a menu based program
Kernel packaging:  rpm-pkg             - Build both source and binary RPM kernel packages  binrpm-pkg          - Build only the binary kernel RPM package  deb-pkg             - Build both source and binary deb kernel packages  bindeb-pkg          - Build only the binary kernel deb package

在：

7、编译并执行：

$ sh -c 'yes "" | make INSTALL_MOD_STRIP=1 rpm-pkg -j 16'

make执行后会有一堆确认项，可以通过“yes”手动处理。

在我的机器上编译一次大约需要一个小时。 当看到如下内容时，说明编译成功：

Wrote: /home/develop/rpmbuild/SRPMS/kernel-5.15.126-1.src.rpmWrote: /home/develop/rpmbuild/RPMS/x86_64/kernel-5.15.126-1.x86_64.rpmWrote: /home/develop/rpmbuild/RPMS/x86_64/kernel-headers-5.15.126-1.x86_64.rpmWrote: /home/develop/rpmbuild/RPMS/x86_64/kernel-devel-5.15.126-1.x86_64.rpmExecuting(%clean): /bin/sh -e /var/tmp/rpm-tmp.1Vmnnr+ umask 022+ cd /home/develop/rpmbuild/BUILD+ cd kernel-5.15.126+ rm -rf /home/develop/rpmbuild/BUILDROOT/kernel-5.15.126-1.x86_64+ exit 0

此时在rpmbuild/RPMS/x86_64目录下可以看到编译完成的三个RPM：

total 232212-rw-rw-r-- 1 develop develop  67109724 Aug 12 01:04 kernel-5.15.126-1.x86_64.rpm-rw-rw-r-- 1 develop develop   1464848 Aug 12 01:04 kernel-headers-5.15.126-1.x86_64.rpm-rw-rw-r-- 1 develop develop 169205676 Aug 12 01:05 kernel-devel-5.15.126-1.x86_64.rpm

这里编译完成后的RPM可以进行升级和测试。 我们来谈谈升级后的测试。

编译方法二

ELRepo项目

常见的内核升级方案中，比较常见的方法之一是使用ELRepoProject提供的内核版本，同时ELRepoProject将内核名称更改为kernel-ml以避免与RHEL内核冲突。 其kernel-ml依然提供了最新版本内核的rpm安装包。 但新大版本发布后，将不再提供旧版本。 您可以在各种镜像站点上看到它。 目前提供kernel-ml-6.4.9和kernel-ml-6.4.8的RPM包。

需要5.15LTS版本来解决这个问题，那么如何编译5.15版本的kernel-ml包呢？

经查资料，kernel-ml分支在5.15到5.15.13之后不再更新。 幸运的是，我找到了5.15.13 SRPM包kernel-ml-5.15.13-1.el7.elrepo.nosrc.rpm。

SRPM

什么是 SRPM？

SRPM包比RPM包多了一个“S”，这是“Source”的首字母，因此SRPM可以音译为“源代码模式下的RPM包”。 也就是说，SRPM包不再是编译好的二补代码文件，而是源代码文件。 可以理解，SRPM包是软件以源代码形式发布后，直接打包成RPM包的产品。

通过 rpm2cpio 反汇编 kernel-ml-5.15.13-1.el7.elrepo.nosrc.rpm：

$ rpm2cpio kernel-ml-5.15.13-1.el7.elrepo.nosrc.rpm | cpio -idvconfig-5.15.13-x86_64cpupower.configcpupower.servicekernel-ml-5.15.spec744 blocks

可以看到它包含四个文件：

编制计划

1、已经获得了kernel-ml-5.15.13的文件，基于此我们可以制作5.15.126版本所需的内容：

1）将config-5.15.13-x86_64的名称更改为config-5.15.126-x86_64，可以直接使用

2）更改kernel-ml-5.15.spec中LKAver的版本号：

%define LKAver 5.15.13
to
%define LKAver 5.15.126

3）如果已经执行了编译方法1，则需要删除rpmbuild目录，然后执行rpmdev-setuptree命令生成新的rpmbuild目录。

将以下文件复制到 rpmbuild/SOURCES 目录：

config-5.15.126-x86_64cpupower.configcpupower.servicelinux-5.15.126.tar.xz

2.安装依赖项。 ELRepo方式比编译方式需要多安装几个依赖：

$ sudo yum install asciidoc newt-devel xmlto audit-libs-devel binutils-devel elfutils-devel java-1.8.0-openjdk-devel libcap-devel numactl-devel perl python-devel python3 slang-devel xz-devel pciutils-devel perl-ExtUtils-Embed

3.执行编译

执行spec所在目录：

$ rpmbuild -v -bb --clean ./kernel-ml-5.15.spec

执行一次也需要一个小时。 当听到以下内容时，说明制作成功：

Wrote: /home/develop/rpmbuild/RPMS/x86_64/kernel-ml-5.15.126-1.el7.x86_64.rpmWrote: /home/develop/rpmbuild/RPMS/x86_64/kernel-ml-devel-5.15.126-1.el7.x86_64.rpmWrote: /home/develop/rpmbuild/RPMS/x86_64/kernel-ml-headers-5.15.126-1.el7.x86_64.rpmWrote: /home/develop/rpmbuild/RPMS/x86_64/perf-5.15.126-1.el7.x86_64.rpmWrote: /home/develop/rpmbuild/RPMS/x86_64/python-perf-5.15.126-1.el7.x86_64.rpmWrote: /home/develop/rpmbuild/RPMS/x86_64/kernel-ml-tools-5.15.126-1.el7.x86_64.rpmWrote: /home/develop/rpmbuild/RPMS/x86_64/kernel-ml-tools-libs-5.15.126-1.el7.x86_64.rpmWrote: /home/develop/rpmbuild/RPMS/x86_64/kernel-ml-tools-libs-devel-5.15.126-1.el7.x86_64.rpmExecuting(%clean): /bin/sh -e /var/tmp/rpm-tmp.vF4Ure+ umask 022+ cd /home/develop/rpmbuild/BUILD+ cd kernel-ml-5.15.126+ /usr/bin/rm -rf /home/develop/rpmbuild/BUILDROOT/kernel-ml-5.15.126-1.el7.x86_64+ exit 0Executing(--clean): /bin/sh -e /var/tmp/rpm-tmp.7Fu6Tu+ umask 022+ cd /home/develop/rpmbuild/BUILD+ rm -rf kernel-ml-5.15.126+ exit 0

此时源码编译内核，可以在rpmbuild/RPMS/x86_64目录下看到几个编译好的RPM：

total 78164-rw-rw-r-- 1 develop develop 59928964 Aug 12 10:30 kernel-ml-5.15.126-1.el7.x86_64.rpm-rw-rw-r-- 1 develop develop 14431016 Aug 12 10:30 kernel-ml-devel-5.15.126-1.el7.x86_64.rpm-rw-rw-r-- 1 develop develop  1601944 Aug 12 10:30 kernel-ml-headers-5.15.126-1.el7.x86_64.rpm-rw-rw-r-- 1 develop develop  2715444 Aug 12 10:30 perf-5.15.126-1.el7.x86_64.rpm-rw-rw-r-- 1 develop develop   762024 Aug 12 10:30 python-perf-5.15.126-1.el7.x86_64.rpm-rw-rw-r-- 1 develop develop   279844 Aug 12 10:30 kernel-ml-tools-5.15.126-1.el7.x86_64.rpm-rw-rw-r-- 1 develop develop   161168 Aug 12 10:30 kernel-ml-tools-libs-5.15.126-1.el7.x86_64.rpm-rw-rw-r-- 1 develop develop   138332 Aug 12 10:30 kernel-ml-tools-libs-devel-5.15.126-1.el7.x86_64.rpm

可以看到，与第一种形式相比，形成的RPM数量更多，devel-5.15.126的rpm大小也比较小。

与实际的devel-5.15.126拆包相比，内眼可见的差异是：

我也找了很久差异的原因源码编译内核，但是没有结果。 如果有大佬知道原因的话，希望能给我一些建议。 先感谢您。

两种形式都可以正常完成内核版本升级，但从占用空间和输出RPM的对比来看，更倾向于使用第二种编译方式，即基于ELRepoProject对SRPM进行修改后编译最新的kernelrpm 。

内核升级

内核升级比较简单，实际升级时只需要这两个RPM文件（针对编译方法2）：

kernel-ml-5.15.126-1.el7.x86_64.rpmkernel-ml-devel-5.15.126-1.el7.x86_64.rpm

如果是编译方法一的话就是这两种：

kernel-5.15.126-1.x86_64.rpmkernel-devel-5.15.126-1.x86_64.rpm

其中编译好的kernel-headersrpm在很多文章中都说需要安装，而在我的实际测试中，如果带的话会遇到冲突。 elrepo 官方文档还指出，kernel-headers 不需要升级，只有在重新创建 glibc 和整个操作系统时才需要：

There is no need to install the kernel-ml-headers package. It is only necessary if you intend to rebuild glibc and, thus, the entire operating system. If there is a need to have the kernel headers installed, you should use the current distributed kernel-headers package as that is related to the current version of glibc.

1、安装内核：

yum localinstall kernel-ml-*

2、安装成功后，查看本机存在的内核列表：

awk -F' '$1=="menuentry " {print i++ " : " $2}' /boot/grub2/grub.cfg
0 : CentOS Linux (5.15.126-1.el7.x86_64) 7 (Core)1 : CentOS Linux (3.10.0-862.el7.x86_64) 7 (Core)2 : CentOS Linux (0-rescue-2acea53cb12b4a61b90296add99afcc1) 7 (Core)

3.设置启动最新内核（通常最新安装的内核启动顺序为0）

grub2-set-default 0

4.Reboot重启机器

参考

1.

2.@lists.elrepo.org/msg03172.html

3.

4.

5.

6.

7.%E8%B0%83%E9%A2%91

8.

9.

10.#L1481

11.

12.

13.

Momo ID：苹果尼斯

1、内核编译的基本流程，如有需要，进行修改;;;【根据发布版本生成对应的源码包】;。

步骤是必需的，[ ] 是可选步骤。

如果您不使用发行版的源包管理系统，则无需执行任何步骤

4. 如果要使用源包管理系统进行安装，可以使用每个发行版的源包构建系统。 在这些情况下，步骤 3 和 4 的操作将结合起来。

2. 准备工作 2.1 工具安装源码包名称备注

ncurses-开发

基于控制台（文本界面）设置所需

qt开发

基于窗口（图形界面）设置所需

qt3开发

基于窗口（图形界面）设置所需

gcc-c++

基于窗口（图形界面）设置所需

rpm 构建

生成rpm包需要

源码包名备注

libncurses5-dev

基于控制台（文本界面）设置所需

qt3-开发工具

基于窗口（图形界面）设置所需

克++

基于窗口（图形界面）设置所需

内核包

生成deb包时需要

假根

生成deb包时需要

dpkg-dev

生成deb包时需要

2.2 获取源码

不多说了。参考：一篇文章了解Linux系统内核升级及下载当前内核源码

这里假设源代码（linux2.6）已经下载到当前主目录~/linux-2.6/。

3. 配置

源代码树附带了帮助设置的工具。 这个工具包称为 kconfig。 设置工具有两种类型：基于控制台（文本界面）和基于窗口（图形界面）。 这里主要以控制台工具为例介绍窗口工具。

1、选择目标机的架构，默认配置

在源码树中，为每个架构准备了一个默认的.config文件，位于arch//configs/*_defconfig，执行以下命令：

$ make defconfig

2.根据需要更改内核配置

要启动基于控制台的设置工具，请在源树的根目录下执行以下命令：

$ make menuconfig

[y]键：完成左侧的选择显示。 这意味着该项目已编译并静态添加到内核中。

【m】键，显示完成。 此时，该项目将被编译为模块。 使用此功能时编译内核源码，模块会根据需要动态添加到内核中。

[n]键，将会生成，并且该函数不会被编译。

大致完成你想要的设置后，可以选择菜单顶屏的操作菜单，或者按两次【Esc】键完成设置，在“是否保存新的设置”中选择是按钮。设置？” 出现的对话框，将设置保存到 .config 文件。 至此，内核编译设置完成。

4. 编译 4.1 直线编译

当运行编译内核的目标机是本地时，只需要在源码树的根目录下执行：

$ make

编译时间与机器的性能有很大关系，少则几分钟，多则几个小时。 那么有什么办法可以节省编译时间呢？

在内核的配置中

禁用目标环境中不需要的驱动程序，仅编译必要的功能或模块。关于编译选项

-j选项用于指定make的并发度。 当机器是多处理器时，可以根据处理器的数量来指定该值，这样就可以实现快速编译。在机器性能方面

使用高性能主机进行内核编译。 4.2 交叉编译变量说明

拱

目标机框架

交叉编译

指定交叉编译器的前缀

$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=armv5tel-linux- uImage
$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=armv5tel-linux- modules

$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=armv5tel-linux- INSTALL_MOD_PATH=~/armroot-2.6.38 modules_install

4.3 自定义模块编译

有时，除了嵌入式模块之外，我们还需要编译可加载的模块。 它的源代码和内核源代码树不在同一目录树中，而是单独提供的。 在这些情况下，需要对驱动程序的源代码正确编译Makefile，并按照以下方法编译安装：

$ make –C /lib/modules/$(uname -r)/build M=$PWD
$ make –C /lib/modules/$(uname -r)/build M=$PWD modules_install

-C 选项：到内核源目录的符号链接。

-M 选项：告诉 Linux 内核的构建操作在源代码树之外执行构建操作。

5. 安装 5.1 本地安装

安装分三个阶段进行。

第一阶段是模块的安装，在编译后的源码树根目录下执行

命令：

$ sudo make modules_install

此时，编译好的模块安装在/lib/modules下。

第二阶段是安装内核二进制镜像文件，生成并安装引导初始化文件系统镜像文件。 同样在源码树的根目录下执行以下命令：

$ sudo make install

至此，内核镜像文件就安装在/boot下了。

下表是内核安装生成的文件和目录列表：

文件名或目录名内容

/lib/modules/<内核版本>

模块安装目录

/boot/vmlinuz-<内核版本>

内核映像文件

/boot/initramfs-<内核版本> 或 /boot/initrd.img-<内核版本>

引导初始化文件系统映像

/boot/Systemmap-<内核版本>

地址信息文件

第三阶段更改启动文件。 在某些系统配置下，可能需要自动配置 GRUB 以便能够从当前安装的内核引导。 在这些情况下，请适当编辑 /boot/grub/menu.lst 或执行 update-grub 命令。

此时请重新启动机器，确认新内核是否仍能正常运行。

注意：内核镜像的文件名和模块目录名是根据内核版本命名的。 因此，当重新编​​译和安装已安装版本的内核时，原来安装的内核和模块将被覆盖。 为了避免这些情况，可以在内核配置选项CONFIG_LOCALVERSION中添加字符，该字符将成为内核版本的一部分，因此可以避免被覆盖。

进行对象描述

干净的

将源树恢复到编译前状态。 obj文件被删除，.config或者编译时手动生成的一些文件不会被删除

正确先生

将源码树完全恢复到发布时的状态。发布时源码树中不存在的所有文件都会被删除，包括.config文件

帮助

显示可用的 make 对象

标签

生成标签文件。有了标签文件，就可以使用Emacs等编辑器的标签跳转功能跳转到函数定义，可以高效浏览源代码

范围

生成与 cscope 一起使用的索引文件。 cscope 是一个基于控制台（文本界面）的源浏览器

盟友配置

生成一个 .config 文件，其中启用所有设置项并静态添加到内核

全部无配置

生成.config文件，其中允许范围内的设置项被设置为无效

全部修改配置

生成一个 .config 文件，启用所有可设置为模块的项目并将其设置为模块

/.o

仅执行生成指定目标文件所需的编译。仅指定时，此目录中的所有目标文件均从 .config 文件生成

/.ko

只生成指定的模块

进行选项描述

V=0|1|2

设置编译时控制台显示的详细程度。 默认只显示摘要，设置为0。设置为1时，显示更详细的信息。 设置为2时，除了摘要之外，还会显示编译的原因（原因大多是“由于没有对象”）

奥=

将编译生成的所有文件输出到. 它在严格禁止写入源代码树的情况下非常有用。

5.2 使用包管理工具安装

要将内核镜像纳入包管理范围，需要生成相应的源码包。

$ make rpm-pkg

执行该命令后，将创建一个源码包（SRPM）和一个二进制包（RPM）。 二进制包存放在~/rpmbuild/rpms下编译内核源码，源码包存放在~/rpmbuild/SRPMS下。

如果您有 SRPM 提取的发行版内核的源代码，请使用 rpmbuild 创建源代码包。 如果内核的SRPM解压到~/rpmbuild，则执行以下命令创建源码包：

$ rpmbuild –ba ~/rpmbuild/SPECS/kernel.spec

创建的源码包存放目录与之前相同。 这些源码包与普通源码包相同，可以使用rpm命令进行安装和卸载。

$ make deb-pkg

创建的源码包存放在源码树的根目录下。 生成了几个源码包，其中包含内核镜像和模块的就是linux-image-<内核版本>.deb文件。这些源码包的操作与普通deb源码包文件的操作相同

同样可以使用dpkg来安装。

另外，Ubuntu还在kernel-package包中包含了一个辅助创建内核包的工具——makekpkg命令。 该工具可以通过命令选项来设置创建操作，您也可以根据自己的需要使用该工具。

6. 卸载

注意：卸载内核时请谨慎。 另外，请务必做好修改GRUB设置等工作。