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 也許你并不需要編譯 Linux 內(nèi)核，但你能通過(guò)這篇教程快速上手。

在計(jì)算機(jī)世界里，內(nèi)核kernel是處理硬件與一般系統(tǒng)之間通信的低階軟件low-level software。除過(guò)一些燒錄進(jìn)計(jì)算機(jī)主板的初始固件，當(dāng)你啟動(dòng)計(jì)算機(jī)時(shí)，內(nèi)核讓系統(tǒng)意識(shí)到它有一個(gè)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、屏幕、鍵盤(pán)以及網(wǎng)卡。分配給每個(gè)部件相等時(shí)間（或多或少）使得圖像、音頻、文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)可以流暢甚至并行地運(yùn)行。

然而，對(duì)于硬件的需求是源源不斷的，隨著發(fā)布的硬件越多，內(nèi)核就必須納入更多代碼來(lái)保證那些硬件正常工作。得到具體的數(shù)字很困難，但是 Linux 內(nèi)核無(wú)疑是硬件兼容性方面的頂級(jí)內(nèi)核之一。Linux 操作著無(wú)數(shù)的計(jì)算機(jī)和移動(dòng)電話(huà)、工業(yè)用途和愛(ài)好者使用的板級(jí)嵌入式系統(tǒng)（SoC）、RAID 卡、縫紉機(jī)等等。

回到 20 世紀(jì)（甚至是 21 世紀(jì)初期），對(duì)于 Linux 用戶(hù)來(lái)說(shuō)，在剛買(mǎi)到新的硬件后就需要下載最新的內(nèi)核代碼并編譯安裝才能使用這是不可理喻的。而現(xiàn)在你也很難見(jiàn)到 Linux 用戶(hù)為了好玩而編譯內(nèi)核或通過(guò)高度專(zhuān)業(yè)化定制的硬件的方式賺錢(qián)?，F(xiàn)在，通常已經(jīng)不需要再編譯 Linux 內(nèi)核了。

這里列出了一些原因以及快速編譯內(nèi)核的教程。

更新當(dāng)前的內(nèi)核

無(wú)論你買(mǎi)了配備新顯卡或 Wifi 芯片集的新品牌電腦還是給家里配備一個(gè)新的打印機(jī)，你的操作系統(tǒng)（稱(chēng)為 GNU+Linux 或 Linux，它也是該內(nèi)核的名字）需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序來(lái)打開(kāi)新部件（顯卡、芯片集、打印機(jī)和其他任何東西）的信道。有時(shí)候當(dāng)你插入某些新的設(shè)備時(shí)而你的電腦表示發(fā)現(xiàn)了它，這具有一定的欺騙性。別被騙到了，有時(shí)候那就夠了，但更多的情況是你的操作系統(tǒng)僅僅是使用了通用的協(xié)議檢測(cè)到安裝了新的設(shè)備。

例如，你的計(jì)算機(jī)也許能夠鑒別出新的網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)，但有時(shí)候那僅僅是因?yàn)榇蛴C(jī)的網(wǎng)卡被設(shè)計(jì)成為了獲得 DHCP 地址而在網(wǎng)絡(luò)上標(biāo)識(shí)自己。它并不意味著你的計(jì)算機(jī)知道如何發(fā)送文檔給打印機(jī)進(jìn)行打印。事實(shí)上，你可以認(rèn)為計(jì)算機(jī)甚至不“知道”那臺(tái)設(shè)備是一個(gè)打印機(jī)。它也許僅僅是顯示網(wǎng)絡(luò)有個(gè)設(shè)備在一個(gè)特定的地址上，并且該設(shè)備以一系列字符 “p-r-i-n-t-e-r” 標(biāo)識(shí)自己而已。人類(lèi)語(yǔ)言的便利性對(duì)于計(jì)算機(jī)毫無(wú)意義。計(jì)算機(jī)需要的是一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序。

內(nèi)核開(kāi)發(fā)者、硬件制造商、技術(shù)支持和愛(ài)好者都知道新的硬件會(huì)不斷地發(fā)布。它們大多數(shù)都會(huì)貢獻(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序，直接提交給內(nèi)核開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)以包含在 Linux 中。例如，英偉達(dá)顯卡驅(qū)動(dòng)程序通常都會(huì)寫(xiě)入 Nouveau 內(nèi)核模塊中，并且因?yàn)橛ミ_(dá)顯卡很常用，它的代碼都包含在任一個(gè)日常使用的發(fā)行版內(nèi)核中（例如當(dāng)下載 Fedora 或 Ubuntu 得到的內(nèi)核）。英偉達(dá)也有不常用的地方，例如嵌入式系統(tǒng)中 Nouveau 模塊通常被移除。對(duì)其他設(shè)備來(lái)說(shuō)也有類(lèi)似的模塊：打印機(jī)得益于 Foomatic 和 CUPS，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡有 b43、ath9k、wl 模塊等等。

發(fā)行版往往會(huì)在它們 Linux 內(nèi)核的構(gòu)建中包含盡可能多合理的驅(qū)動(dòng)程序，因?yàn)樗麄兿胱屇阍诮尤胄略O(shè)備時(shí)不用安裝驅(qū)動(dòng)程序能夠立即使用。對(duì)于大多數(shù)情況來(lái)說(shuō)就是這樣的，尤其是現(xiàn)在很多設(shè)備廠商都在資助自己售賣(mài)硬件的 Linux 驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)，并且直接將這些驅(qū)動(dòng)程序提交給內(nèi)核團(tuán)隊(duì)以用在通常的發(fā)行版上。

有時(shí)候，或許你正在運(yùn)行六個(gè)月之前安裝的內(nèi)核，并配備了上周剛剛上市令人興奮的新設(shè)備。在這種情況下，你的內(nèi)核也許沒(méi)有那款設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。好消息是經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)那款設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)存在于最近版本的內(nèi)核中，意味著你只要更新運(yùn)行的內(nèi)核就可以了。

通常，這些都是通過(guò)安裝包管理軟件完成的。例如在 RHEL、CentOS 和 Fedora 上：

$ sudo dnf update kernel

在 Debian 和 Ubuntu 上，首先獲取你當(dāng)前內(nèi)核的版本：

$ uname -r
4.4.186

搜索新的版本：

$ sudo apt update
$ sudo apt search linux-image

安裝找到的最新版本。在這個(gè)例子中，最新的版本是 5.2.4：

$ sudo apt install linux-image-5.2.4

內(nèi)核更新后，你必須 reboot （除非你使用 kpatch 或 kgraft）。這時(shí)，如果你需要的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序包含在最新的內(nèi)核中，你的硬件就會(huì)正常工作。

安裝內(nèi)核模塊

有時(shí)候一個(gè)發(fā)行版沒(méi)有預(yù)計(jì)到用戶(hù)會(huì)使用某個(gè)設(shè)備（或者該設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序至少不足以包含在 Linux 內(nèi)核中）。Linux 對(duì)于驅(qū)動(dòng)程序采用模塊化方式，因此盡管驅(qū)動(dòng)程序沒(méi)有編譯進(jìn)內(nèi)核，但發(fā)行版可以推送單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)程序包讓內(nèi)核去加載。盡管有些復(fù)雜但是非常有用，尤其是當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序沒(méi)有包含進(jìn)內(nèi)核中而是在引導(dǎo)過(guò)程中加載，或是內(nèi)核中的驅(qū)動(dòng)程序相比模塊化的驅(qū)動(dòng)程序過(guò)期時(shí)。第一個(gè)問(wèn)題可以用 “initrd” 解決（初始化 RAM 磁盤(pán)），這一點(diǎn)超出了本文的討論范圍，第二點(diǎn)通過(guò) “kmod” 系統(tǒng)解決。

kmod 系統(tǒng)保證了當(dāng)內(nèi)核更新后，所有與之安裝的模塊化驅(qū)動(dòng)程序也得到更新。如果你手動(dòng)安裝一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，你就體驗(yàn)不到 kmod 提供的自動(dòng)化，因此只要能用 kmod 安裝包，就應(yīng)該選擇它。例如，盡管英偉達(dá)驅(qū)動(dòng)程序以 Nouveau 模塊構(gòu)建在內(nèi)核中，但官方的驅(qū)動(dòng)程序僅由英偉達(dá)發(fā)布。你可以去網(wǎng)站上手動(dòng)安裝英偉達(dá)旗下的驅(qū)動(dòng)程序，下載 “.run” 文件，并運(yùn)行提供的 shell 腳本，但在安裝了新的內(nèi)核之后你必須重復(fù)相同的過(guò)程，因?yàn)闆](méi)有任何東西告訴包管理軟件你手動(dòng)安裝了一個(gè)內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序。英偉達(dá)驅(qū)動(dòng)著你的顯卡，手動(dòng)更新英偉達(dá)驅(qū)動(dòng)程序通常意味著你需要通過(guò)終端來(lái)執(zhí)行更新，因?yàn)闆](méi)有顯卡驅(qū)動(dòng)程序?qū)o(wú)法顯示。

然而，如果你通過(guò) kmod 包安裝英偉達(dá)驅(qū)動(dòng)程序，更新你的內(nèi)核也會(huì)更新你的英偉達(dá)驅(qū)動(dòng)程序。在 Fedora 和相關(guān)的發(fā)行版中：

$ sudo dnf install kmod-nvidia

在 Debian 和相關(guān)發(fā)行版上：

$ sudo apt update
$ sudo apt install nvidia-kernel-common nvidia-kernel-dkms nvidia-glx nvidia-xconfig nvidia-settings nvidia-vdpau-driver vdpau-va-driver

這僅僅是一個(gè)例子，但是如果你真的要安裝英偉達(dá)驅(qū)動(dòng)程序，你也必須屏蔽掉 Nouveau 驅(qū)動(dòng)程序。參考你使用發(fā)行版的文檔獲取最佳的步驟吧。

下載并安裝驅(qū)動(dòng)程序

不是所有的東西都包含在內(nèi)核中，也不是所有的東西都可以作為內(nèi)核模塊使用。在某些情況下，你需要下載一個(gè)由供應(yīng)商編寫(xiě)并綁定好的特殊驅(qū)動(dòng)程序，還有一些情況，你有驅(qū)動(dòng)程序，但是沒(méi)有配置驅(qū)動(dòng)程序的前端界面。

有兩個(gè)常見(jiàn)的例子是 HP 打印機(jī)和 Wacom 數(shù)位板。如果你有一臺(tái) HP 打印機(jī)，你可能有能夠和打印機(jī)通信的通用的驅(qū)動(dòng)程序，甚至能夠打印出東西。但是通用的驅(qū)動(dòng)程序卻不能為特定型號(hào)的打印機(jī)提供定制化的選項(xiàng)，例如雙面打印、校對(duì)、紙盒選擇等等。HPLIP（HP Linux 成像和打印系統(tǒng)）提供了選項(xiàng)來(lái)進(jìn)行任務(wù)管理、調(diào)整打印設(shè)置、選擇可用的紙盒等等。

HPLIP 通常包含在包管理軟件中；只要搜索“hplip”就行了。

同樣的，電子藝術(shù)家主要使用的數(shù)位板 Wacom 的驅(qū)動(dòng)程序通常也包含在內(nèi)核中，但是例如調(diào)整壓感和按鍵功能等設(shè)置只能通過(guò)默認(rèn)包含在 GNOME 的圖形控制面板訪(fǎng)問(wèn)。但也可以作為 KDE 上額外的程序包“kde-config-tablet”來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。

這里也有幾個(gè)類(lèi)似的個(gè)別例子，例如內(nèi)核中沒(méi)有驅(qū)動(dòng)程序，但是以 RPM 或 DEB 文件提供了可供下載并且通過(guò)包管理軟件安裝的 kmod 版本的驅(qū)動(dòng)程序。

打上補(bǔ)丁并編譯你的內(nèi)核

即使在 21 世紀(jì)的未來(lái)主義烏托邦里，仍有廠商不夠了解開(kāi)源，沒(méi)有提供可安裝的驅(qū)動(dòng)程序。有時(shí)候，一些公司為驅(qū)動(dòng)程序提供開(kāi)源代碼，而需要你下載代碼、修補(bǔ)內(nèi)核、編譯并手動(dòng)安裝。

這種發(fā)布方式和在 kmod 系統(tǒng)之外安裝打包的驅(qū)動(dòng)程序擁有同樣的缺點(diǎn)：對(duì)內(nèi)核的更新會(huì)破壞驅(qū)動(dòng)程序，因?yàn)槊看胃鼡Q新的內(nèi)核時(shí)都必須手動(dòng)將其重新集成到內(nèi)核中。

令人高興的是，這種事情變得少見(jiàn)了，因?yàn)?Linux 內(nèi)核團(tuán)隊(duì)在呼吁公司們與他們交流方面做得很好，并且公司們最終接受了開(kāi)源不會(huì)很快消失的事實(shí)。但仍有新奇的或高度專(zhuān)業(yè)的設(shè)備僅提供了內(nèi)核補(bǔ)丁。

官方上，對(duì)于你如何編譯內(nèi)核以使包管理器參與到升級(jí)系統(tǒng)如此重要的部分中，發(fā)行版有特定的習(xí)慣。這里有太多的包管理器，所以無(wú)法一一涵蓋。舉一個(gè)例子，當(dāng)你使用 Fedora 上的工具例如 rpmdev 或 build-essential，Debian 上的 devscripts。

首先，像通常那樣，找到你正在運(yùn)行內(nèi)核的版本：

$ uname -r

在大多數(shù)情況下，如果你還沒(méi)有升級(jí)過(guò)內(nèi)核那么可以試試升級(jí)一下內(nèi)核。搞定之后，也許你的問(wèn)題就會(huì)在最新發(fā)布的內(nèi)核中解決。如果你嘗試后發(fā)現(xiàn)不起作用，那么你應(yīng)該下載正在運(yùn)行內(nèi)核的源碼。大多數(shù)發(fā)行版提供了特定的命令來(lái)完成這件事，但是手動(dòng)操作的話(huà)，可以在 kernel.org 上找到它的源代碼。

你必須下載內(nèi)核所需的任何補(bǔ)丁。有時(shí)候，這些補(bǔ)丁對(duì)應(yīng)具體的內(nèi)核版本，因此請(qǐng)謹(jǐn)慎選擇。

通常，或至少在人們習(xí)慣于編譯內(nèi)核的那時(shí)，都是拿到源代碼并對(duì) /usr/src/linux 打上補(bǔ)丁。

解壓內(nèi)核源碼并打上需要的補(bǔ)?。?/p>

$ cd /usr/src/linux
$ bzip2 --decompress linux-5.2.4.tar.bz2
$ cd  linux-5.2.4
$ bzip2 -d ../patch*bz2

補(bǔ)丁文件也許包含如何使用的教程，但通常它們都設(shè)計(jì)成在內(nèi)核源碼樹(shù)的頂層可用來(lái)執(zhí)行。

$ patch -p1 < patch*example.patch

當(dāng)內(nèi)核代碼打上補(bǔ)丁后，你可以繼續(xù)使用舊的配置來(lái)對(duì)打了補(bǔ)丁的內(nèi)核進(jìn)行配置。

$ make oldconfig

make oldconfig 命令有兩個(gè)作用：它繼承了當(dāng)前的內(nèi)核配置，并且允許你配置補(bǔ)丁帶來(lái)的新的選項(xiàng)。

你或許需要運(yùn)行 make menuconfig 命令，它啟動(dòng)了一個(gè)基于 ncurses 的菜單界面，列出了新的內(nèi)核所有可能的選項(xiàng)。整個(gè)菜單可能看不過(guò)來(lái)，但是它是以舊的內(nèi)核配置為基礎(chǔ)的，你可以遍歷菜單并且禁用掉你沒(méi)有或不需要的硬件模塊。另外，如果你知道自己有一些硬件沒(méi)有包含在當(dāng)前的配置中，你可以選擇構(gòu)建它，當(dāng)作模塊或者直接嵌入內(nèi)核中。理論上，這些并不是必要的，因?yàn)槟憧梢圆孪?，?dāng)前的內(nèi)核運(yùn)行良好只是缺少了補(bǔ)丁，當(dāng)使用補(bǔ)丁的時(shí)候可能已經(jīng)激活了所有設(shè)備所必要的選項(xiàng)。

下一步，編譯內(nèi)核和它的模塊：

$ make bzImage
$ make modules

這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)叫作 vmlinuz 的文件，它是你的可引導(dǎo)內(nèi)核的壓縮版本。保存舊的版本并在 /boot 文件夾下替換為新的。

$ sudo mv /boot/vmlinuz /boot/vmlinuz.nopatch
$ sudo cat arch/x86_64/boot/bzImage > /boot/vmlinuz
$ sudo mv /boot/System.map /boot/System.map.stock
$ sudo cp System.map /boot/System.map

到目前為止，你已經(jīng)打上了補(bǔ)丁并且編譯了內(nèi)核和它的模塊，你安裝了內(nèi)核，但你并沒(méi)有安裝任何模塊。那就是最后的步驟：

$ sudo make modules_install

新的內(nèi)核已經(jīng)就位，并且它的模塊也已經(jīng)安裝。

最后一步是更新你的引導(dǎo)程序，為了讓你的計(jì)算機(jī)在加載 Linux 內(nèi)核之前知道它的位置。GRUB 引導(dǎo)程序使這一過(guò)程變得相當(dāng)簡(jiǎn)單：

$ sudo grub2-mkconfig

現(xiàn)實(shí)生活中的編譯

當(dāng)然，現(xiàn)在沒(méi)有人手動(dòng)執(zhí)行這些命令。相反的，參考你的發(fā)行版，尋找發(fā)行版維護(hù)人員使用的開(kāi)發(fā)者工具集修改內(nèi)核的說(shuō)明。這些工具集可能會(huì)創(chuàng)建一個(gè)集成所有補(bǔ)丁的可安裝軟件包，告訴你的包管理器來(lái)升級(jí)并更新你的引導(dǎo)程序。

內(nèi)核

操作系統(tǒng)和內(nèi)核都是玄學(xué)，但要理解構(gòu)成它們的組件并不難。下一次你看到某個(gè)技術(shù)無(wú)法應(yīng)用在 Linux 上時(shí)，深呼吸，調(diào)查可用的驅(qū)動(dòng)程序，尋找一條捷徑。Linux 比以前簡(jiǎn)單多了——包括內(nèi)核。