第 4 章内核编译与管理

最新推荐文章于 2025-11-20 09:38:16 发布

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一、内核的编译安装

获取内核源码
- 选择合适的版本：
  - 首先要根据需求选择合适的内核版本。如果是用于一般的服务器稳定运行，可能会选择长期支持（LTS）版本；如果是用于测试新功能或对最新技术感兴趣，可以选择最新的主线版本。可以从官方网站The Linux Kernel Archives查看各种内核版本的发布信息。
  - 例如，Linux 5.10 是一个比较稳定的长期支持版本，适合大多数服务器环境；而 Linux 6.x 版本可能包含更新的技术和功能，适合开发和测试环境。
- 下载方式：
  - wget 命令下载：确定版本后，使用wget命令从官方仓库下载内核源码。假设要下载 Linux 5.10.0 版本，命令如下：

       wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux - 5.10.0.tar.xz

curl 命令下载（可选）：除了wget，也可以使用curl命令下载。例如：

       curl -O https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux - 5.10.0.tar.xz

解压源码：
- 下载完成后，需要将源码包解压到合适的目录，通常是/usr/src。假设下载的是linux - 5.10.0.tar.xz，解压命令如下：

       sudo tar -xvf linux - 5.10.0.tar.xz -C /usr/src

       cd /usr/src/linux - 5.10.0

编译与安装
- 准备编译环境：
  - 在编译内核之前，需要安装一些必要的工具和依赖包。在基于 CentOS 或 RHEL 的系统中，使用yum命令安装：

       sudo yum install -y gcc make ncurses - devel kernel - devel kernel - headers elfutils - libelf - devel binutils - devel

在 Debian 或 Ubuntu 系统中，使用apt - get命令安装相应的工具和依赖：

       sudo apt - get update
       sudo apt - get install -y gcc make libncurses5 - dev linux - headers - $(uname - r) build - essential

配置内核：
- 清理旧配置（可选）：如果之前在这个目录下进行过内核编译，为了避免冲突，可以使用make mrproper命令清理旧的配置文件和编译产生的中间文件。例如：

收起

bash

复制

       make mrproper

生成默认配置：使用make defconfig命令生成一个基于当前系统架构的默认内核配置文件。例如：

       make defconfig

自定义配置（可选）：如果需要自定义内核配置，可以使用make menuconfig命令打开一个基于文本菜单的内核配置界面。在这个界面中，可以通过方向键和回车键来浏览和选择各种内核选项，如设备驱动、文件系统、网络协议等。例如：

       make menuconfig

例如，若想启用某个特定的文件系统支持，可以在File systems选项下找到对应的文件系统并将其设置为[*]（编译进内核）或[M]（编译为模块）。配置完成后，保存并退出界面。
编译内核和模块：
- 编译内核：根据系统的 CPU 核心数，使用make - j <number - of - cores>命令来加速内核编译过程。假设系统有 4 个 CPU 核心，可以这样编译：

       make - j4

这个过程可能需要较长时间，具体取决于系统性能和内核配置的复杂程度。
编译内核模块：在完成内核编译后，使用make modules命令编译内核模块。例如：

       make modules

安装内核和模块：
- 安装内核模块：使用sudo make modules_install命令将编译好的内核模块安装到系统的标准模块目录下。例如：

       sudo make modules_install

安装内核：使用sudo make install命令安装内核。例如：

       sudo make install

更新引导程序：
- 使用sudo grub2 - mkconfig - o /boot/grub2/grub.cfg命令更新 GRUB 引导配置文件，以便系统能够识别新安装的内核。在基于 Debian 或 Ubuntu 系统中，可能需要使用update - grub命令来更新引导配置。例如：

       sudo grub2 - mkconfig - o /boot/grub2/grub.cfg

重启并验证：
- 重启系统：使用sudo reboot命令重启系统。例如：

       sudo reboot

验证新内核：系统重启后，使用uname - r命令查看当前使用的内核版本，确认是否为新安装的内核。例如：

       uname - r

二、内核模块管理

内核模块概述
- 定义与作用：
  - 内核模块是一段可以动态加载到内核或从内核中卸载的代码。它是 Linux 内核可扩展性的重要体现，允许在系统运行过程中添加或删除特定的功能，而无需重新编译整个内核。例如，当需要支持一个新的文件系统或者新的硬件设备驱动时，可以通过加载相应的内核模块来实现。
  - 内核模块能够有效地节省内存空间。如果所有的功能都静态编译到内核中，那么内核会变得非常庞大。而通过模块的方式，只有在需要使用某个功能时才加载对应的模块，这样可以使内核在内存中的占用更加灵活高效。
- 模块的类型：
  - 设备驱动模块：这是最常见的一种内核模块类型。例如，当插入一个新的 USB 设备时，对应的 USB 设备驱动模块会被加载，以实现操作系统与该设备的通信。这些模块负责处理硬件设备的各种操作，如读取设备状态、发送和接收数据等。
  - 文件系统模块：用于支持不同类型的文件系统。例如，当需要访问一个 NTFS 格式的磁盘分区时，加载 NTFS 文件系统模块后，系统就能够正确地读写该分区上的文件。不同的文件系统如 ext4、xfs、vfat 等都有对应的内核模块。
  - 网络协议模块：用于实现各种网络协议。比如，IPsec 模块用于实现网络安全协议，为网络通信提供加密和认证功能；还有一些用于实现特定网络服务的模块，如 NFS（网络文件系统）模块，它允许在网络上共享文件。
查看内核模块
- lsmod 命令：
  - 这是查看已加载内核模块的最简便方法。当执行lsmod命令时，它会列出当前内核中已经加载的模块名称、大小以及被使用的次数等信息。例如：

       $ lsmod
       Module                  Size  Used by
       vfat                   20480  1
       fat                    73728  1 vfat

其中，第一列是模块名称，第二列是模块大小（单位为字节），第三列是该模块被其他模块或进程使用的次数。在这个例子中，vfat模块大小为 20480 字节，被使用了 1 次，并且它被fat模块所使用。
cat /proc/modules：
- /proc是一个虚拟文件系统，其中/proc/modules文件包含了当前加载的内核模块信息。通过cat /proc/modules命令可以查看和lsmod类似的内容。

加载与卸载
- 加载内核模块：
  - modprobe 命令：这是加载内核模块的主要方式，它会自动处理模块的依赖关系。例如，要加载一个名为my_module的模块，可以使用以下命令：

       sudo modprobe my_module

如果my_module依赖于其他模块，modprobe会先加载那些依赖模块。
insmod 命令：insmod也可以用来加载内核模块，但它不会自动处理模块依赖关系。例如：

       sudo insmod /path/to/my_module.ko

这里/path/to/my_module.ko是模块文件的实际路径。使用insmod时，如果模块有依赖关系，需要手动先加载依赖的模块。
卸载内核模块：
- rmmod 命令：用于卸载一个指定的内核模块。例如，要卸载之前加载的my_module，可以使用：

       sudo rmmod my_module

注意，rmmod命令在卸载模块时，如果模块正在被使用（lsmod命令中Used by列的值不为 0），卸载操作会失败。
modprobe - r 命令：和rmmod类似，用于卸载内核模块，但它会尝试先卸载依赖该模块的其他模块。例如：

       sudo modprobe - r my_module

修改内核参数
- /proc/sys 目录：
  - 这个目录下的文件可以用于查看和修改内核参数。例如，/proc/sys/net/ipv4/ip_forward这个文件用于控制 IP 转发功能。如果文件内容为0，表示 IP 转发功能关闭；如果将其修改为1，则开启 IP 转发功能。可以使用以下命令进行修改：

       echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

不过，这种修改在系统重启后会丢失，因为/proc是一个虚拟文件系统，它反映的是当前内核的状态。
sysctl 命令：
- 用于在运行时配置内核参数。它可以读取和修改/proc/sys目录下的参数。例如，要查看net.ipv4.ip_forward参数的值，可以使用：

       sysctl net.ipv4.ip_forward

要修改这个参数的值，可以使用：

       sysctl -w net.ipv4.ip_forward = 1

为了使修改在系统重启后仍然生效，可以将参数修改命令添加到/etc/sysctl.conf文件中。例如，在/etc/sysctl.conf文件中添加一行net.ipv4.ip_forward = 1，然后运行sysctl -p命令使配置生效。

三、部分操作（作业）

1.内核的编译安装

我这里内核是3.10，因为安装wireguard无法使用，原因是内核版本太低, 网上浏览了几篇帖子之后了解到内核>=5.6版本是自带wireguard，所以这里我选择升级内核

先了解一下要升级的内核版本
kernel-ml 中的ml是英文【 mainline stable 】的缩写，elrepo-kernel中罗列出来的是最新的稳定主线版本。
kernel-lt 中的lt是英文【 long term support 】的缩写，elrepo-kernel中罗列出来的长期支持版本。

我这里选择安装kernel-ml版本，ml为长期稳定版本，lt为长期维护版本

检查内核版本
uname -r

查看kernel rpm包
rpm -qa |grep kernel

cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/elrepo.repo

重建yum缓存及查看仓库包数量
yum clean all && yum makecache && yum repolist

查看yum仓库中的内核包
yum list --showduplicate kernel*

这里有两个选择，安装内核，这里不指定版本的话安装的是最新版本
yum install -yinstall kernel-ml.x86_64

指定版本
yum install -y kernel-ml-6.9.7-1.el7.elrepo.x86_64

这里我是从官网下载的 6.9.7 版本

查看启动内核
cat /etc/grub2.cfg | grep menuentry|awk -F "\'" '$1=="menuentry " {print i++ " : " $2}'

根据情况更换适合命令

设置启动内核
grub2-set-default 0

这里我没有启动，后面手动启动

重启，查看是否生效

reboot

检查内核版本
uname -r

手动启动 6.9.7 版本

2.内核模块管理

查找本机的内核模块存放位置。
cd /lib/modules/3.10.0-514.e17.x86 64/kernel

在这个目录下存放着多个目录，每个目录中都保存着很多模块文件。读者可以进入任意一个目录查看模块。例如，进入drivers目录查看驱动模块的文件。

cd drivers

在drivers目录下还有很多子目录，每个子目录中都包含多个模块。例如，在/drivers/acpi目录下存放着acpi高级配置和电源管理接口模块，进入acpi查看相应模块，
cd acpi
ls
由输出结果可知，在该目录下存放着多个模块，其中，ko是模块的扩展名。

1. 查看内核模块

1.1 lsmod 命令

1.2 modinfo 命令

2.加载与卸载（modprobe）

3.修改内核参数

[roote localhost ~]# cat /proc/sys/net/core/rmem default
212992
[root@localhost~]# cat /proc/sys/net/core/wmem default
212992
两个缓存的大小均为2122992，现在修改两个缓存大小，在/etc/sysctl.conf文件中加入两行代码：

net.core.wmem default=300000
net.core.rmem default=300000

修改之后执行下面的命令使更改立即生效：
[root@localhost ~]# sysct1-P
net,core, wmem default=300000
net, core, rmem default=300000

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