[OS] 编译 Linux 内核

我们将学习如何编译 Linux 内核，同时结合 Kthreads 的知识来理解各个步骤的目的。对于虚拟环境下的开发环境配置，本文将为你提供逐步指导。

首先，我们需要从官方或国内镜像站下载 Linux 内核源代码：

为什么要下载源代码呢？这是因为我们需要对内核进行自定义，添加我们的内核线程（Kthread）相关功能。内核线程是 Linux 中一个强大的工具，它可以让你创建、管理并行任务，非常适合需要实时处理的系统功能。

在主机上下载内核源代码：首先从网站下载你需要的内核版本，例如最新的稳定版本 6.11.2。
将下载的文件移至 Vagrant 虚拟机：
- 可以通过共享文件夹的方式，将下载的 .tar.xz 文件从主机系统移至虚拟机中。
- 或者使用 scp 命令从主机传输到虚拟机。
在虚拟机中解压和编译：
- 将文件复制到你的工作目录，比如 /home/seed/work。
```
mv /home/vagrant/csc3150/linux-5.15.10 /home/seed/work
```
- 然后解压、配置、编译和安装内核。

共享文件夹的挂载和使用需要在 Vagrant 配置文件（Vagrantfile）中进行配置，比如：

config.vm.synced_folder "path/to/your/local/folder", "/vagrant"

在编译内核之前，需要安装必要的依赖包和开发工具。这些工具将帮助我们顺利完成编译过程。

sudo apt-get install libncurses-dev gawk flex bison openssl libssl-dev dkms libelf-dev libudev-  dev libpci-dev libiberty-dev autoconf llvm dwarves

这些工具中的每一个都有特定用途：

这些工具的安装是内核编译的基础，因为内核编译涉及到大量复杂的配置和依赖，少了其中任何一个都会导致编译失败。

将下载的内核源代码解压到工作目录：

cp KERNEL_FILE.tar.xz /home/seed/work
cd /home/seed/work
$sudo tar xvf KERNEL_FILE.tar.xz

在这里，我们将源代码解压到 /home/seed/work，这是为了确保我们的工作环境干净且可控，避免对系统的其他部分产生影响。

从 /boot 目录中复制系统当前的配置文件，以作为内核编译的基础配置：Copy config from /boot to /home/seed/work/KERNEL_FILE

这个步骤的目的是使用现有内核的配置，确保我们在编译过程中不会遗漏关键的选项。

§Login root account and go to kernel source directory

$sudo su
$cd /home/seed/work /KERNEL_FILE

make mrproper
make clean
make menuconfig

对于 Kthreads 入门，我们需要确保内核支持内核线程的调度和管理。因此，在 menuconfig 中检查线程相关的配置非常重要。

使用 make bzImage 和 make modules 来分别编译内核镜像和模块。-j$(nproc) 表示使用所有可用的 CPU 内核来加快编译速度。

make bzImage -j$(nproc)
make modules -j$(nproc)
make –j$(nproc)

这个步骤可能需要较长时间，因为内核编译涉及大量代码。如果你对 Kthreads 有了解，这部分的内容实际上就是内核如何将各个线程（包括我们创建的内核线程）组织到内核模块中。

编译完成后，安装模块和内核：

make modules_install

make install

这些命令会把编译好的内核和模块安装到系统中，以便在重启时加载新的内核版本。

重启系统并选择新编译的内核版本：

reboot

在重启过程中，你需要在引导菜单中选择新编译的内核版本，以确保加载我们新加入的 Kthreads 模块。

验证当前运行的内核版本：

uname -r

这样可以确认我们是否成功运行了刚刚编译的内核。

文件或目录不存在：
- 确保在 Linux 环境中解压源代码，而不是在 Windows 或 macOS 中解压。不同的操作系统可能对文件名大小写敏感性处理不同，可能导致文件找不到。
磁盘空间不足：
- 内核源代码较大，编译过程需要大量的磁盘空间，建议将源代码移动到有足够空间的目录下再继续编译。
共享文件夹的问题：
- 如果你使用虚拟机进行开发，确保共享文件夹正确挂载，避免由于共享文件夹的问题导致编译失败。