带你阅读linux内核源码:下载源码、编译内核并运行一个最小系统

要学习linux内核，先要能够编译内核，还需要了解内核如何启动根文件系统。这样你才能在修改linux内核代码之后，完成验证的过程。

本文教你完成下列过程：

1.下载linux并编译linux内核源码

2.编译busybox

3.制作一个最小的根文件系统

4.qemu启动你编译好的内核和根文件系统

linux源码下载地址：

https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/

我选择的版本是：4.9.229

https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.9.229.tar.xz

下载到本地，解压，然后进入linux-4.9.229目录：

1.指定硬件体系架构。

为了减少安装编译器的过程，我在本例中使用的是x86，因为我的开发环境就是x86。如果你要编译arm的内核，则指定ARCH=arm且需要安装交叉编译器。

# export ARCH=x86

2.配置board config,此处配置为 x86_64_defconfig。好了，我们点好菜了，菜单就是x86_64_defconfig

# make  x86_64_defconfig

3.配置内核

这一步其实是对第2步的菜单进行微调，我们需要内核支持ramdisk驱动，所以需要选中如下配置：

General setup  --->
       ----> [*] Initial RAM filesystem and RAM disk (initramfs/initrd) support
    Device Drivers  --->
       [*] Block devices  --->
               <*>   RAM block device support
               (65536) Default RAM disk size (kbytes)

4.编译内核

# make

编译成功后的内核位于：arch/x86_64/boot/bzImage

下载buysbox源码，下载地址：

https://busybox.net/downloads/

我使用的版本是busybox-1.30.0

1.解压buysbox源码

# tar xvf busybox-1.30.0.tar.bz2

2.配置buysbox源码

在这里我们把busybox配置为静态编译，这样busybox在运行的时候就不需要额外的动态链接库了。

# make menuconfig
Busybox Settings  --->
      Build Options  --->
            [*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)

3.编译和安装

#make && make install

4.编译完成后的busybox就安装在源码根目录下的_install目录了，我们进入_install目录，补充一些必要的文件或目录，相关的shell命令如下：

# mkdir etc dev mnt
# mkdir -p etc/init.d/
# vim etc/fstab
proc  /proc proc  defaults 0 0
temps /tmp  rpoc  defaults 0 0
none  /tmp  ramfs defaults 0 0
sysfs /sys  sysfs defaults 0 0
mdev  /dev  ramfs defaults 0 0
# vim etc/init.d/rcS
mkdir -p /proc
mkdir -p /tmp
mkdir -p /sys
mkdir -p /mnt
/bin/mount -a
mkdir -p /dev/pts
mount -t devpts devpts /dev/pts
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
mdev -s
# chmod 755 etc/init.d/rcS
# vim etc/inittab
::sysinit:/etc/init.d/rcS
::respawn:-/bin/sh
::askfirst:-/bin/sh
::cttlaltdel:/bin/umount -a -r
# chmod 755 etc/inittab
# cd dev
# mknod console c 5 1
# mknod null c 1 3
# mknod tty1 c 4 1 

这样一个最小的、完整的可以被内核启动的文件系统就齐活啦。

制作根文件系统镜像文件。

思路：

1.先制作一个空的镜像文件；

2.然后把此镜像文件格式化为ext3格式；

3.然后把此镜像文件挂载，并把根文件系统复制到挂载目录；

4.卸载该镜像文件。

5.打成gzip包。

#!/bin/bash
rm -rf rootfs.ext3
rm -rf fs
dd if=/dev/zero of=./rootfs.ext3 bs=1M count=32
mkfs.ext3 rootfs.ext3
mkdir fs
mount -o loop rootfs.ext3 ./fs
cp -rf ./_install/* ./fs
umount ./fs
gzip --best -c rootfs.ext3 > rootfs.img.gz 

最终生成的文件系统镜像名字为：rootfs.img.gz

准备好了内核和文件系统镜像，幸福的一刻马上来临了：

通过qemu模拟器启动我们自己编译的内核和文件系统：

# qemu-system-x86_64 \
  -kernel ./linux-4.9.229/arch/x86_64/boot/bzImage  \
  -initrd ./busybox-1.30.0/rootfs.img.gz   \
  -append "root=/dev/ram init=/linuxrc"  \
  -serial file:output.txt

这样一个完整的最小linux系统就起来啦：

好了，经过以上的步骤，你可以自己编译一个内核和文件系统。有了这样的基础，你在之后就可以自由的修改linux内核代码并run起来进行验证啦。

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