Linux 2.6內核的編譯步驟及模塊的動態加載

本文是基於2.6的內核，也建議各位可以先看一下《Linux內核設計與實現（第二版）》作爲一個基礎知識的鋪墊。當然，從實踐角度來看，只要按着以下的步驟去做也應該可以實現成功編譯內核及加載模塊。

個人用的Linux版本爲：Debian GNU/Linux，內核版本爲：2.6.20-1-686.

第一步，下載Linux內核的源代碼，即構建LDD3（Linux Device Drivers 3rd）上面所說的內核樹。

如過安裝的Linux系統中已經自帶了源代碼的話，應該在/usr/src目錄下。如果該目錄爲空的話，則需要自己手動下載源代碼。下載代碼的方法和鏈接很多，也可以在CU上通過[url]http://download.chinaunix.net/search/?key=&q=kernel&frmid=53[/url]去下載。不過，下載的內核版本最好和所運行的Linux系統的內核版本一致。當然，也可以比Linux系統內核的版本低，但高的話應該不行（個人尚未實踐）。

Debian下可以很方便的通過Debian源下載：

首先查找一下可下載的內核源代碼：

# apt-cache search linux-source

其中顯示的有:linux-source-2.6.20,沒有和我的內核版本完全匹配，不過也沒關係，直接下載就可以了：

# apt-get install linux-source-2.6.20

下載完成後，安裝在/usr/src下，文件名爲：linux-source-2.6.20.tar.bz2,是一個壓縮包，解壓縮既可以得到整個內核的源代碼：

# tar jxvf linux-source-2.6.20.tar.bz2

解壓後生成一個新的目錄/usr/src/linux--source-2.6.20，所有的源代碼都在該目錄下。

注：該目錄會因內核版本的不同而不同，各位動手實踐的朋友只需知道自己的源代碼所在的具體位置即可。

第二步：配置及編譯內核。

進入/usr/src/linux--source-2.6.20目錄下，可以看到Makefile文件，它包含了整個內核樹編譯信息。該文件最上面四行是關於內核版本的信息。對於整個Makefile可以不用做修改，採用默認的就可以了。

一般情況下，需要先用命令諸如"make menuconfig", "make xconfig"或者"make oldcofig"對內核進行配置，這幾個都是對內核進行配置的命令，只是它們運行的環境不一樣，執行一下這幾個命令中的任何一個即可對內核進行配置：

make menuconfig是基於界面的內核配置方法，make xconfig應該是基於QT庫的，還有make gcofig也是基於圖形的配置方法，應該是需要GTK的環境，make oldcofig就是對內核樹原有的.config文件進行配置一下即可。

其實內核的配置部分，主要是保證內核啓動模塊可動態加載的配置，默認配置裏面應該已經包含了這樣的內容，因此，我用的是make oldconfig.

在內核源碼的目錄下執行：

# make

# make bzImage

其中，第一個make也可以不執行，直接make bzImage。這個過程可能要持續一個小時左右，因此是對整個內核重新編譯了。執行結束後，可以看到在當前目錄下生成了一個新的文件: vmlinux, 其屬性爲-rwxr-xr-x。

然後執行：

# make modules

# make modules_install

對內核的所有模塊進行編譯和安裝。

執行結束之後，會在/lib/modules下生成新的目錄/lib/modules/2.6.20/。在隨後的編譯模塊文件時，要用到這個路徑下的build目錄。至此，內核編譯完成。可以重啓一下系統。

第三步：編寫模塊文件及Makefile

以LDD3上的hello.c爲例：

//hello.c
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
static int hello_init(void)
{
    printk(KERN_ALERT "Hello, world\n");
    return 0;
}
static void hello_exit(void)
{
    printk(KERN_ALERT"Goodbye, cruel world\n");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

Makefile文件的內容爲:

obj-m := hello.o
KERNELDIR := /lib/modules/2.6.20/build
PWD := $(shell pwd)
modules:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
modules_install:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_install
clean:
    rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions

其中,hello.c和Makefile文件應該位於同一個目錄下,可以放在/home下,我的兩個文件都位於/home/david/.

第四步:編譯和裝載模塊

在文件所處的目錄下,執行:

debian:/home/david # make

然後查看該目錄下有哪些文件生成:

debian:/home/david # ls -l
總計 28
drwxr-xr-x 2 david david 4096 2007-02-07 17:49 Desktop
-rw-r--r-- 1 david david  462 2007-07-20 13:42 hello.c
-rw-r--r-- 1 root  root  2432 2007-07-20 13:55 hello.ko
-rw-r--r-- 1 root  root   607 2007-07-20 13:55 hello.mod.c
-rw-r--r-- 1 root  root  1968 2007-07-20 13:55 hello.mod.o
-rw-r--r-- 1 root  root  1140 2007-07-20 13:55 hello.o
-rw-r--r-- 1 david david  267 2007-07-20 13:48 Makefile
-rw-r--r-- 1 root  root     0 2007-07-05 14:11 Module.symvers

可見,已經生成模塊文件hello.ko.

然後,就可以加載該模塊:

debian:/home/david # insmod hello.ko

查看模塊是否加載進內核:

debian:/home/david # lsmod

Module Size Used by

hello 1344 0

nfs 219468 0

nfsd 202224 17

... ...

其中Module名爲hello的即爲我們所加載的模塊.

卸載模塊:

debian:/home/david # rmmod hello

同樣可以通過lsmod來查看該模塊是否被卸載.

這裏有兩個問題,其一就是printk()輸出的問題.LDD3上也說,在加載和卸載模塊的時候都會有信息輸出在屏幕上,如果在Windows下通過終端仿真器(我們常用的虛擬機算是一種),則在屏幕上看不到任何輸出.我同時在虛擬機和和物理機都運行了該模塊,均未看到有"Hello, world"(加載模塊時printk的輸出)或"Goodby, cruel world"(卸載模塊時printk的輸出). 這個不知道是我操作系統發行版的原因還是系統配置的問題,請了解這個問題的朋友指點一下.

其二,書上講到如果屏幕上看不到信息,可能輸出在某個日誌文件裏面了,並說可能在/var/log/messages文件中.並且看到網上很多網友也說是輸出到這個文件裏面.我不知道有沒有發現輸出在其他日誌文件裏的,不過我的這個信息輸出在/var/log/syslog裏面.在加載和卸載完該模塊後, 執行命令:

debian:/home/david # cat /var/log/syslog | grep world

可以看到有兩行內容.當然,也可以不用grep world, 應該會出現在最後兩行.

Jul 20 14:15:29 localhost kernel: Hello, world

Jul 20 14:15:34 localhost kernel: Goodbye, cruel world

這就是printk應該輸出的信息.

這裏有另外一個方法,可以實現printk的信息輸出在屏幕上,即更改printk輸出的優先級.例子中的優先級爲:KERN_ALERT,優先級爲<1>,如果將優先級改爲KERN_EMERG即<0>,則可以看到屏幕的輸出信息.

修改的方法只是修改一下hello.c中兩句printk()的內容,修改後的hello.c如下:

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
static int hello_init(void)
{
    printk(KERN_EMERG "Hello, world\n");  /*改動部分*/
    return 0;
}
static void hello_exit(void)
{
    printk(KERN_EMERG"Goodbye, cruel world\n"); /*改動部分*/
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

同樣的方法編譯生成模塊,再次用insmod和rmmod,則在屏幕上看到的輸出信息爲:

debian:/home/david# insmod hello.ko
debian:/home/david#
Message from syslogd@localhost at Fri Jul 20 14:27:32 2007 ...
localhost kernel: Hello, world
debian:/home/david# rmmod hello
debian:/home/david#
Message from syslogd@localhost at Fri Jul 20 14:27:42 2007 ...
localhost kernel: Goodbye, cruel world
debian:/home/david

但是,是否能夠將printk()的優先級改爲KERN_EMERG值得商榷.因爲在Linux Kernel Development中,對該優先級的描述爲: An emergency condition; the system is probably dead.

以上就是整個2.6內核編譯步驟以及模塊動態加載的方法.理解和解釋有誤的地方,也請各位瀏覽本文的朋友指點,也希望能和對內核和驅動感興趣的朋友交流。