嵌入式 Linux 内核制作

Linux 内核简介

Linux系统架构：
Linux系统分为用户空间和内核空间两大部分。
如下图所示：

Linux采用两层结构的原因：
ARM有7种工作模式：

每种工作模式下有不同的权限。

用户空间和内核空间是程序执行的两种不同状态，通过 系统调用 和 硬件中断 可以完成从用户空间到内核空间的转换。

Linux内核的架构：

下载Linux内核可以访问官方网站：
www.kernel.org

内核源代码中部分关键文件夹说明

使用SourceInsight软件查看linux内核源代码
新建工程：
输入工程位置和名字。

选择 project has its own configuration file 点击 OK。

点击project菜单选择向工程中添加或删除文件，

大约会由3万多个文件会添加进入工程中。
添加结束后，点击close。

然后进行同步：
点击如下图所示的按钮进行同步，

这样就可以查看不同文件下相同名称的函数。

Linux 内核配置与编译

配置内核：
为什么要配置内核：
1、基于硬件的需求。如果linux内核要安装在arm平台上，则内核安装映像中就不需要包含mips、x86有关的代码。
2、基于软件的需求。例如如果linux系统仅仅需要ipv4协议，就不需要安装ipv6协议的内容。
基于以上两点，在编译linux内核之前需要对内核进行配置，选出需要的，去掉不要的。

内核配置方法：
make config：基于文本模式的交互式配置。
make menuconfig：基于文本模式的菜单型配置

通常采用第二种配置方式，比较直观简便和高效。
在内核源代码根目录下输入“make menuconfig”，然后回车，如下图所示：

得到如下的界面：

界面中会有操作提示，通过回车上下左右按键来选择配置的内容。
配置选项：通过空格键来选择

[ * ] / < * > ：本次编译要选择该功能，将.c文件编译成.o文件，然后连接成为zImage文件，即内核映像文件。设备启动后，存放在内存中。

< M > ：本次编译要选择该功能，为module的缩写，内核模块，.o文件会存放在某文件夹中，存放在硬盘中，当系统需要使用某一模块，就加载到内存中，这样可以节约内存空间。

[ ] / < > ：本次编译不选择该功能。

内核配置结果保存位置：
输入ls -a 命令，可以查看隐藏文件，看到 .config 文件，即为配置保存结果。在很熟悉.config文件的前提下，直接修改该文件也可以对内核进行配置。

可以参考已有的配置结果文件：
内核配置通常在一个已有的配置文件基础上，通过修改得到新的配置文件，Linux内核提供了一系列可供参考的内核配置文件，位于Arch/cpu对应的文件夹/configs文件夹下
对于不清楚的配置项，可以直接采用默认配置。

在上图的位置中，配置菜单的最下方，可以输入配置文件的路径和文件名，装载某一个参考配置。

编译内核：
分为3个部分：编译内核映像、编译内核模块、将内核模块打包制作ramdisk

1、编译内核映像：

执行命令 “ make bzImage V=1 ”，V=1是编译选项，可以显示编译过程中的信息。

也可以执行命令“make zImage V=1”，但是在x86平台上，zImage只能用于小于512K的内核，而且在一些新的版本中已经不再支持该命令。

编译好的内核位于arch/< 相关的cpu >/boot/目录下。
例如：

2、编译内核模块

编译内核模块，执行“make modules”命令，对内核模块进行编译。编译好之后，编译生成的.ko文件散落在各个目录之中。

将编译好的内核模块，从内核源代码目录复制至 虚拟机的目录/lib/modules下，为打包做好准备。
方法：执行“make modules_install”命令
命令名字虽然是install但是实际上是移动。

3、打包内核模块，制作ramdisk

方法：mkinitrd initrd-xxxx xxxx
例如：mkinitrd initrd-2.6.39 2.6.39
xxxx 与目录 /lib/modules 下的内核文件夹名称相同
其中 initrd-xxxx 是打包之后生成的包的名字，这个名字可以自己随意取，最后2.6.39是内核文件夹名称不能随便写。

安装内核：
如下是在x86平台上安装linux内核的方法，在arm平台上不采用。

1、cp 内核代码/arch/x86/boot/bzImage /boot/vmlinuz-$xxxx 其中xxxx为版本号
2、cp ramdisk文件 /boot/
3、修改/etc/grub.conf

重启linux，在倒计时时按下回车键，会选择启动哪一个linux内核，这样就完成了在x86平台上的安装。

使用 uname -r 命令可以查看当前运行的内核版本。

在更换内核之后，重新启动系统，会发现系统界面和文件等都没有发生改变，linux分为用户空间和内核空间，内核是在内存中，文件系统在硬盘中，只更换内核不会改变跟文件系统，因此界面没有改变。

清理内核：
在编译过程中产生了 .o 文件 和 .ko 文件， 在配置过程中产生了 .config 文件。

两个指令：
make clean 清空 .o .ko 文件
make distclean 清空 .o .ko 文件和 .config 文件

嵌入式 Linux 内核制作

需要下载对应于开发板的linux内核。
制作嵌入式平台使用的Linux内核，方法和制作PC平台的Linux内核基本一致。

1、清除原有配置与中间文件
x86: make distclean
arm: make distclean

2、配置内核
x86: make menuconfig
arm: make menuconfig ARCH=arm
如果要运行在mips或ppc平台上，则写ARCH=mips或ARCH=ppc

3、编译内核
x86: make bzImage
arm: make uImage ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-

注意：在缺少根文件系统时，linux系统的内核无法继续运行。