一文学会Linux内核的编译和调试 _Linux

【一文学会Linux内核的编译和调试】

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前言虽然我们很多人都是在linux系统上做应用程序开发，一般接触不到Linux内核代码，但是了解Linux内核的底层实现机制，对应用程序的开发，尤其是性能方面的优化提升会有很大的帮助。研究Linux内核，我们可以看看源码，并且把内核代码给跑起来，通过gdb来调试它。下面我们来具体实操看一下Linux内核的编译以及调试方法。 1 编译Linux内核 1.1 下载Linux内核源码并解压cd /usr/srcwget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v6.x/linux-6.4.11.tar.xztar -xf linux-6.4.11.tar.xzcd/usr/src/linux-6.4.11 1.2 安装依赖库

sudo apt install libncurses5-dev libssl-dev bison flex libelf-dev gcc make openssl libc6-dev dwarves

1.3 修改Linux内核编译参数执行 sudo make menuconfig 点击save保存，生成.config文件，在vim .config修改如下内核参数配置：CONFIG_DEBUG_INFO=y#在内核和内核模块中包含调试信息

CONFIG_FRAME_POINTER=y#将调用帧信息保存在寄存器或堆栈上的不同位置，使gdb在调试内核时可以更准确地构造堆栈回溯跟踪（stack back traces） 。CONFIG_GDB_SCRIPTS=y

CONFIG_KGDB=y#启用内置的内核调试器，该调试器允许进行远程调试CONFIG_DEBUG_INFO_REDUCED=nCONFIG_RANDOMIZE_BASE=n#KASLR会更改引导时放置内核代码的基地址，无法从gdb设置断点CONFIG_SYSTEM_TRustED_KEYS=""CONFIG_SYSTEM_REVOCATION_KEYS=""如果CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS和CONFIG_SYSTEM_REVOCATION_KEYS没有修改，会报如下错误：

No rule to make target 'debian/canonical-certs.pem', needed by 'certs/x509_certificate_list'. Stop.

1.4 开始编译Linux内核使用make编译sudo make -j8 sudo make bzImage#编译内核映像文件sudo make modules#编译模块sudo make modules_install#安装模块sudo make install#安装内核安装内核后，确认/boot/grub/grub.cfg中是否已增加了刚刚编译的新的内核选项

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重启虚拟机。在GRUB界面选择 Ubuntu 高级选项，选择刚刚的内核版本linux-6.4.11进去，就可以进入了新的内核。

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可以看到，Ubuntu虚拟机原来的内核版本是5.4.0-156，这里给它升级了新的内核版本6.4.11：

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至此，新的linux内核已经编译完成。 2 制作文件系统2.1 编译文件系统制作工具busybox下载busybox源码并解压：wget https://busybox.NET/downloads/busybox-1.36.1.tar.bz2 tar -xvf busybox-1.36.1.tar.bz2修改.config编译参数：先执行make defconfig，在.config文件中添加CONFIG_STATIC=y 编译安装busybox：

make busybox install

2.2 制作文件系统rootfs.gz拷贝相关文件到文件系统目录：mkdir rootfscd rootfs/cp -r ../busybox-1.36.1/_install/bin/ .cp -r ../busybox-1.36.1/_install/sbin/ .cp -r ../busybox-1.36.1/_install/usr/ .mkdir dev proc syscd ..chmod 777 -R rootfs/cd rootfs/touch init制作init文件，把如下内容写入init文件#!/bin/shdmesg -n 1mount -t devtmpfs none /devmount -t proc none /procmount -t sysfs none /syssetsid cttyhack /bin/sh制作生成文件系统rootfs.gz：

chmod 777 initfind . | cpio -R root:root -H newc -o | gzip > ../rootfs.gz

3 调试Linux内核Linux内核有多种调试方式，这里我们采用的是通过QEMU虚拟机加gdb远程调试的方式。调试环境如下：物理机：windows系统调试机： Ubuntu 20.04.5 LTS虚拟机，安装在VMware上，内核版本为5.4.0-156被调试机：QEMU虚拟机，使用新编译的内核6.4.11版本和自制的简易文件系统 3.1 安装QEMU虚拟机