謝輝

(閩北職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息與工程系 福建 南平 353000)

基于Linux系統(tǒng)的內(nèi)核編譯與升級(jí)研究

謝輝

(閩北職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息與工程系 福建 南平 353000)

Linux系統(tǒng)是一種多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)，在服務(wù)器領(lǐng)域應(yīng)用十分普遍。它以其良好的可移植性、運(yùn)行的穩(wěn)定性、高度的可靠性越來(lái)越受到重視，Linux系統(tǒng)優(yōu)異的表現(xiàn)，來(lái)源于內(nèi)核功能的強(qiáng)大。Linux屬于開(kāi)源軟件，所以內(nèi)核代碼是公開(kāi)的，通過(guò)官網(wǎng)可以下載最新的內(nèi)核安裝文件，為用戶升級(jí)Linux系統(tǒng)提供了保證。用戶可以在不重裝系統(tǒng)的條件下，通過(guò)命令，即可將內(nèi)核升級(jí)到新的版本，保證系統(tǒng)始終擁有新的功能和特性。

Linux內(nèi)核;開(kāi)源;編譯;升級(jí)

1. Linux系統(tǒng)簡(jiǎn)介

Linux是最著名的類(lèi)UNIX開(kāi)源操作系統(tǒng)，它誕生于1991年，由芬蘭赫爾辛基大學(xué)的學(xué)生Linus Torvalds開(kāi)發(fā)出最早的版本，并發(fā)布在互聯(lián)網(wǎng)上。Linux誕生之初就加入了GNU計(jì)劃，并遵循GPL許可，由全世界的程序員不斷的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，如今，Linux已日臻完善，成為世界上主流的服務(wù)器操作系統(tǒng)之一，它以良好的結(jié)構(gòu)和高度的穩(wěn)定性，得到了廣泛的應(yīng)用。

2. Linux內(nèi)核功能

Linux是一個(gè)真正的多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)，并具有良好的兼容性、穩(wěn)定性和強(qiáng)大的可移植性，這些功能都源于它的內(nèi)核。目前非常流行的手機(jī)Android系統(tǒng)，就是建立在Linux內(nèi)核之上。Linux內(nèi)核是連接系統(tǒng)軟、硬件的一個(gè)支撐平臺(tái)。

Linux內(nèi)核是系統(tǒng)的核心，管理著整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件資源，控制整個(gè)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行。Linux內(nèi)核由各功能模塊構(gòu)成，包括：進(jìn)程管理（Process Management）、內(nèi)存管理（Memory Management）、模塊管理（Module Management）、網(wǎng)絡(luò)管理（Network Management）、中斷管理（Interrupt Management）、虛擬文件系統(tǒng)接口（VFS Layer）、文件系統(tǒng)（File System）、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（Device Driver）、進(jìn)程間通信（Inter-process Communication）、系統(tǒng)啟動(dòng)（System Init）等模塊。Linux內(nèi)核直接影響操作系統(tǒng)的性能，在新版本的內(nèi)核發(fā)布后，及時(shí)升級(jí)系統(tǒng)內(nèi)核，有利于提升系統(tǒng)的整體性能。

3. Linux的版本

Linux的版本有狹義和廣義之分，狹義的版本專(zhuān)指Linux的內(nèi)核版本號(hào)；廣義的版本是指以內(nèi)核版本為基礎(chǔ)，包含各公司開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序和系統(tǒng)設(shè)定與管理工具的完整操作系統(tǒng)。如著名的Red Hat、Debian、Turbolinux、Ubuntu、紅旗、中標(biāo)麒麟等等。

不同的發(fā)行版，內(nèi)核來(lái)源都是相同的，Linux的內(nèi)核版本號(hào)早期采用帶兩位小數(shù)的數(shù)字表示，0.01是第一個(gè)版本，之后出現(xiàn)0.02一直到1.0版本。從1.0版本開(kāi)始，采用A.B.C三段數(shù)字來(lái)表示，“A”代表主版本號(hào)，“B”代表次版本號(hào)（偶數(shù)代表正式版，奇數(shù)代表測(cè)試版），“C”代表末版本號(hào)。從2011年3.0版本之后，雖然采用的仍是A.B.C格式，但是所代表的含義有所變化，“B”沒(méi)有奇偶數(shù)的區(qū)別，而是隨著新版本的發(fā)布而增加，“C”代表一些Bug修復(fù)、安全更新、添加新特性和驅(qū)動(dòng)的次數(shù)。

Linux的內(nèi)核可以通過(guò)www.kernel.org官網(wǎng)下載，截止2015年9月26日，最新的內(nèi)核穩(wěn)定版為4.2.1，最新支持嵌入式系統(tǒng)的LTS版（長(zhǎng)期支持版）為4.1.8。新的內(nèi)核加入一些新的功能和特性，包括“實(shí)時(shí)內(nèi)核補(bǔ)丁”特性，該特性可實(shí)時(shí)修補(bǔ)內(nèi)核，而無(wú)需重啟系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和工作效率，同時(shí)，改進(jìn)系統(tǒng)圖形支持，改良了CPU風(fēng)扇控制，改進(jìn)儲(chǔ)存系統(tǒng)，集成了更多的硬件驅(qū)動(dòng)。

4. Linux內(nèi)核的升級(jí)與編譯

Linux新內(nèi)核的每次發(fā)布，都伴隨著一些關(guān)鍵或重大的改進(jìn)和新特性，因此，及時(shí)升級(jí)系統(tǒng)內(nèi)核也變得十分必要。

4.1 Linux內(nèi)核的升級(jí)

本次內(nèi)核升級(jí)過(guò)程在Red Hat Linux Enterprise 5系統(tǒng)下進(jìn)行。

4.1.1啟動(dòng)系統(tǒng) 啟動(dòng)Red Hat Linux Enterprise 5，進(jìn)入桌面環(huán)境，打開(kāi)終端程序，在命令行輸入：

[root@bogon～]#uname -r

2.6.18-8.el5xen

顯示內(nèi)核版本號(hào)為2.6.18版，為較早期的版本，有必要進(jìn)行內(nèi)核升級(jí)。

4.1.2下載內(nèi)核安裝包文件 進(jìn)入Linux內(nèi)核官網(wǎng)（www.kernel.org），查找出最新的內(nèi)核版本為4.2.1，由于本機(jī)版本較舊，為保證升級(jí)成功率，選擇相近的3.8.7版進(jìn)行升級(jí)，成功后，可再次升級(jí)到最新的4.2.1版本。輸入wget命令，下載內(nèi)核安裝包文件：

[root@bogon～]#wget --no-check-certificate http://www.kernel.org

/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.8.7.tar.bz2

……

Saving to: ’linux-3.8.7.tar.bz2’

100%[========================================== ======>] 84,602,813

4.1.3解壓安裝包文件 將下載的文件解壓到/usr/ src/kernels目錄下，如無(wú)此目錄需先創(chuàng)建，并用命令tar解壓：

[root@bogon～]#mkdir /usr/src/kernels

[root@bogon～]#tar -xvf linux-3.8.7.tar.bz2 -C /usr/src/kernels

4.1.4安裝或升級(jí)ncurses動(dòng)態(tài)庫(kù) 要執(zhí)行make menuconfig命令，使用菜單配置內(nèi)核，必須先安裝或升級(jí)ncurses動(dòng)態(tài)庫(kù)，ncurses是一個(gè)能提供基于文本終端的圖形互動(dòng)功能動(dòng)態(tài)庫(kù)?？梢酝ㄟ^(guò)系統(tǒng)自動(dòng)升級(jí)ncurses庫(kù)，前提是系統(tǒng)已經(jīng)安裝了yum程序，也可以下載ncurses的rpm安裝包來(lái)手動(dòng)安裝。

用yum自動(dòng)升級(jí)ncurses：

[root@bogon～]#yum install ncurses-devel

下載ncurses安裝包手動(dòng)安裝：

[r o o t@b o g o n～ ]#r p m -i v h n c u r s e sdevel-6.0-1.20150810.fc24.x86_64

.rpm

安裝成功后，還需要執(zhí)行yum命令更新。

[root@bogon～]#yum update

4.1.5清理舊的內(nèi)核升級(jí)文件 在升級(jí)新的內(nèi)核文件之前，要?jiǎng)h除之前編譯所生成的文件、配置文件、備份文件等，用命令make mrporper實(shí)現(xiàn)。

[root@bogon～]#cd /usr/src/kernels/linux-3.8.7

[root@bogon～]#make mrporper

4.1.6通過(guò)菜單方式配置內(nèi)核 [root@bogon～]#cd /usr/src/kernels/linux-3.8.7

[root@bogon～]#make menuconfig

當(dāng)前面安裝完ncurses動(dòng)態(tài)庫(kù)后，輸入上述命令,窗口會(huì)出現(xiàn)文本交互菜單，在一些基本選項(xiàng)里輸入“Y”確認(rèn)，“N”放棄，“M”編譯等選項(xiàng)，進(jìn)行編譯前的設(shè)置工作。

4.2 內(nèi)核的編譯

編譯前的準(zhǔn)備工作完成之后，接下來(lái)進(jìn)入內(nèi)核編譯步驟。

4.2.1編 譯 內(nèi) 核 進(jìn) 入/usr/src/kernels/ linux-3.8.7目錄，執(zhí)行make bzImage命令進(jìn)行內(nèi)核編譯。

[root@bogon～]#make bzImage

命令執(zhí)行成功后，會(huì)在/usr/src/linux/arch/i386/ boot目錄下生成一個(gè)新內(nèi)核的映像文件bzImage。

4.2.2編譯內(nèi)核模塊 [root@bogon～]#make modules

4.2.3安裝內(nèi)核模塊 [root@bogon～]#make modules_install

該過(guò)程一般需要花費(fèi)半小時(shí)以上的時(shí)間。

4.2.4安裝內(nèi)核到系統(tǒng) 將編譯好的新內(nèi)核，安裝到Linux系統(tǒng)中。

[root@bogon～]#make install

4.2.5啟動(dòng)選項(xiàng)的設(shè)置 Linux內(nèi)核升級(jí)后，并沒(méi)有將舊內(nèi)核刪除，因此在重啟系統(tǒng)時(shí)，在GRUB菜單中會(huì)出現(xiàn)新、舊兩個(gè)內(nèi)核選項(xiàng)，通常新內(nèi)核啟動(dòng)項(xiàng)位于第一行，舊內(nèi)核啟動(dòng)項(xiàng)位于第二行，系統(tǒng)默認(rèn)啟動(dòng)項(xiàng)為舊內(nèi)核。此時(shí)，就需要通過(guò)修改開(kāi)機(jī)菜單配置文件“/etc/grub. conf”，將默認(rèn)啟動(dòng)選項(xiàng)設(shè)置為新內(nèi)核，系統(tǒng)才會(huì)在啟動(dòng)之后，自動(dòng)啟用新內(nèi)核。用vi命令打開(kāi)配置文件。

[root@bogon～]#vi /etc/grub.conf

找到第一行的“default=0”參數(shù)項(xiàng)，將參數(shù)設(shè)為1，表示啟動(dòng)選項(xiàng)默認(rèn)到第二行上，即系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)加載新內(nèi)核。

4.2.6驗(yàn)證新內(nèi)核 重啟系統(tǒng)之后，要看運(yùn)行的是不是新內(nèi)核，可以通過(guò)命令驗(yàn)證。

[root@bogon～]#uname -r

3.8.72-1.el6.i686

表示新內(nèi)核已經(jīng)安裝完成，并開(kāi)始工作。

5.結(jié)束語(yǔ)

Windows系統(tǒng)的內(nèi)核與系統(tǒng)是合為一體的，要想升級(jí)操作系統(tǒng)，很多情況下需要重裝系統(tǒng)，對(duì)服務(wù)器的管理和維護(hù)都不利；而Linux的內(nèi)核與系統(tǒng)應(yīng)用是既獨(dú)立，又緊密相關(guān)的，可以在不需要重裝系統(tǒng)的情況下進(jìn)行內(nèi)核的升級(jí)，有利于服務(wù)器的管理和維護(hù)。

首先，Linux內(nèi)核版本相對(duì)于發(fā)行版來(lái)說(shuō)是獨(dú)立的，是由Linux的創(chuàng)始人Linus的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)研發(fā)，并單獨(dú)發(fā)布；而基于Linux內(nèi)核之上的系統(tǒng)應(yīng)用，是由各公司獨(dú)立開(kāi)發(fā)，內(nèi)核的開(kāi)發(fā)與外部系統(tǒng)應(yīng)用并不同步。

其次，內(nèi)核版本與發(fā)行版本又是緊密相關(guān)的，Linux系統(tǒng)的新功能與特性，都依賴于內(nèi)核，只有及時(shí)將系統(tǒng)內(nèi)核升級(jí)，才能運(yùn)用這些新功能，而且，可以不需要重裝系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，給服務(wù)器管理帶來(lái)了便利。

Linux系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件配置的要求十分低，部署了Linux系統(tǒng)的服務(wù)器可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的運(yùn)行，而且，在Linux內(nèi)核4.0以后的版本，添加了“實(shí)時(shí)內(nèi)核補(bǔ)丁”的特性，可以在服務(wù)器不重啟的狀態(tài)下，將內(nèi)核更新，使系統(tǒng)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，這也是其它服務(wù)器操作系統(tǒng)目前不具備的。因此，及時(shí)將Linux內(nèi)核進(jìn)行編譯升級(jí)，更有利于Linux服務(wù)器的穩(wěn)定和管理效率的提高。

[1]曹江華.Linux常用命令手冊(cè)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2015.315-317.

[2]黃照鶴.Linux指令范例速查手冊(cè)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.432-434.

[3]趙炯.Linux內(nèi)核完全剖析[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.405-407.

[4]（美）索貝爾.Linux命令、編輯器與shell編程（第3版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.203-206.

[5]謝蓉.Linux基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2005.4-5.

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