LINUX内核编译和安装

河南理工大学

计算机科学与技术学院

课程设计报告

2010 — 2011学年第一学期

课程名称Linux教程

设计题目Linux系统安装与内核编译学生姓名徐芳娟

学号320909010416

专业班级计本09-4班

指导教师安吉宇

2010 年12 月20日

目录

第1章设计目的与内容 (2)

1.1 课程设计目的 (2)

1.2 课程设计的内容 (2)

1.2.1 虚拟机上安装Linux (2)

1.2.2 Linux内核编译 (2)

第2章虚拟机上安装Linux (3)

2.1安装步骤 (3)

2.2 安装过程中的错误问题解决方法 (8)

2.2.1 安装到第二张时，弹出错误提示 (8)

2.2.2 鼠标不能使用 (9)

第3章Linux内核编译 (10)

3.1内核简介 (10)

3.2内核编译步骤 (10)

1、准备工作 (10)

2、清除从前编译内核时残留的.o 文件和不必要的关联 (11)

3、配置内核，修改相关参数，请参考其他资料 (11)

4、正确设置关联文件 (11)

5、make clean (11)

6、编译内核 (12)

7、编译模块 (12)

8、安装模块 (12)

9、使用新内核 (12)

10、重新生成ram磁盘 (14)

3.3在Linux中添加新的系统调用 (14)

3.3.1 Linux系统调用机制 (15)

3.3.2 添加新的系统调用 (16)

第4章总结 (21)

第1章设计目的与内容

1.1 课程设计目的

（1）学会在操作系统安装之前，根据硬件配置情况，制订安装计划；

（2）掌握多操作系统安装之前，利用硬盘分区工具为Linux准备分区；

（3）掌握Linux操作系统的安装步骤；

（4）能够成功实现内核编译。

1.2 课程设计的内容

1.2.1 虚拟机上安装Linux

(1) 安装并使用硬盘分区工具，为Linux准备好分区；

（2）安装Linux系统（如红旗Linux桌面系统）；

（3）配置Linux系统运行环境；

（4）正确地启动、关闭系统。

1.2.2 Linux内核编译

（1）了解Linux内核的配置和文件系统的制作；

（2）掌握bootloader、内核和文件系统的移植。

第2章虚拟机上安装Linux

2.1安装步骤

虚拟机下安装小红帽Linux9.0图解详细步骤

要用的软件:①VMware6.0虚拟机(中文绿色版免安装破解版)这个百度很多②Red Hat Linux9.0，在这里我下载的是分了三个部分的光盘镜像文件：

一．为了使用较方便，先为Linux准备一个空分区或新建一个文件夹，我就建了一个E:\linux9.0文件夹。

二．新建一个虚拟机，步骤如下：

文件->新建->虚拟机->下一步->典型->选择“Linux”，在版本里选择“Red Hat Linux”->下一步-->点击“浏览”，选择要保存的位置E:\linux9.0->下一步->下一步->磁盘大小可以设置一下，在这里我使用的是默认的8GB，不要选择“立即分配所有磁盘空间”，点击如下：

三．界面如上，可以在“设备”栏里双击修改要改变的你将要虚拟电脑的配置，在这里我就不做修改了。

四．双击“设备”栏里的“CD-ROM”，点击“使用ISO镜像”（如果你有Liunx9.0光盘就选择“使用物理驱动器”），点击“浏览”找到下载的Linux9.0光盘镜像文件，我的光盘镜像文件地址为： G:\redhat\ Red.Hat.cd1.iso,点击确定。

五．好了，点击“启动该虚拟机”，在虚拟机界面上点击一下，你就进入那个你虚拟的电脑里了，快捷键：ALT+CTRL。按回车，稍候片刻,界面如下：

六．选中“OK”，按回车，在下页面里选择“test”按回车，检测完毕后，再按回车，

选择“continue”回车，稍候片刻，出现如下图

七．点击“next”按钮，要选择要安装的语言，就看你自己的了，我选择的是第一项“Chinese 简体中文”；下一项是选择键盘步局，使用默认值；下项是选择鼠标，也是默认值；出现安装类型，根据自己的情况，我选择的是“个人桌面”；点击下一步，磁盘分区设置，这一步很重要，一般不推荐使用“自动分区”，选择“Disk Druid手工分区”，下一步。出现警告框，不用管他，点击“是”，进入分区界面。

八．在这里我们要建立三个分区：

①交换分区SWAP 点击“新建”按钮，打开“添加分区”对话框，在“文件系统类型中”选择”swap”,在大小框中输入500,点击确定。

②根分区：“新建”?在“挂载点”中选择第一项“/”，在大小中输入大小，我输入的是6450，即6GB左右，不要输入的太小，点击确定。此时界面如下：

③home分区：

点击上图中那中“空闲”的一列，点击“编辑”按钮，在打开的对话框中，挂载点选择

“/home”，其它不用设置，点击确定，OK，分区就这样完成了！结果如下：

九.接下来你可以具体的设置了，但一般使用默认的就行了，我完全用的默认的，在“个人桌面的默认设置”里你可以选择一下要安装的软件包，安装的越少，速度越快，在这里我不设置了，点击下一步，它开始格式化硬盘了，这一步速度也是最慢的啦，一般要根据个人的电脑配置。

十.第一部分光盘安装完成后，会让插入第二张光盘，我们执行右击右下角的那个图标：

选择“编辑”，在“浏览”框中选择下载的LINUX第二部分part2，点击确定。回到那虚拟的电脑里，再点击确定，当要插入第三张光盘时，同样办法解决。

十一.接下来要选择引导盘，在这里根据个人需要，我就不需要了，点“否，我不想创建引导盘”，点击下一步，一路下一步，安装完成！

十二.系统会重新启动，依次设置用户帐号日期和时间，声卡，RED HAT网络那一项就不要注册了，点“否，我不想注册我的系统”，好了，一路“前进”，下一步，就会重新启动Linux9.0了。

十三.输入用户名和密码，不知道为什么输入密码时键盘右边的小键盘区不能使用，输入完成，进入系统了，快来感受一下Red Hat Linux9.0的魅力吧！

2.2 安装过程中的错误问题解决方法

2.2.1 安装到第二张时，弹出错误提示

Linux安装指南:用VMWare7.1 安装Red Hat Linux 9.0，到第二张光盘时出现以下错误信息：无法打开xpdf-2.01-8软件包。这是由于文件遗失或者软件包损坏造成的。如果您使用的是光盘安装，这通常意味着介质已损坏，或者光盘驱动器无法读取介质，但在windows下查看光盘的文件，有xpdf-2.01-8.i386.rpm，如何解决?

解决方法:

VM-->Settings...-->Virtual Machine Settings

点 Hardware 选项卡，选择 CD/DVD(IDE) ,在右边的Connection属性中，

将Use physical drive 选为 Auto Detect(F:) 即可继续安装。

2.2.2 鼠标不能使用

vmware redhat 为什么usb 鼠标在X 下不能用？

1.注意安装时，别启用usb.

全默认，鼠标种类选ps/2.

2.如果设置已经是usb ，怎么改？

以root 进，然后用键盘上下键活动活动，选中start here(从这里开始)，按回车.... 选中 系统设置 ,按回车， 进去后找到mouse 的设置，按回车进入鼠标设置界面， 选择2键鼠标(PS/2),选择“模拟三键点击”，点击确定按钮。

退出Linux 系统，再登录进去，OK!

第3章Linux内核编译

3.1内核简介

内核，是一个操作系统的核心。它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。

Linux的一个重要特点就是其源泉代码的公开性，所有的内核源程序都可以在、usr/src/linux下找到，大部分应用软件也都是遵循GPL而设计的，你都可以获取相应的源程序代码。

全世界任何一个软件工程师都可以将自己认为优秀的代码加入到其中，由此引发的一个明显的好处就是Linux修补漏洞的快速以及对最新软件技术的利用。而Linux的内核则是这些特点的最直接的代表。

想象一下，拥有了内核的源程序对你来说意味着什么？首先，我们可以了解系统是如何工作的。通过通读源代码，我们可以了解系统的工作原理，这在Windows下简直是天方夜谭。其次，我们可以针对自己的情况，量体裁衣，定制适合自己的系统，这样就需要重新编译内核。在Windows下是什么情况呢？相信很多人都被越来庞大的Windows整得莫名其妙过。再次，我们可以对内核进行修改，以符合自己的需要。这意味着什么？没错，相当于自己开发了一个操作系统，但是大部分的工作已经做好了，你所要做的就是要增加并实现自己需要的功能。在Windows下，除非你是微软的核心技术人员，否则就不用痴心妄想了。

3.2内核编译步骤

1、准备工作

（1）整理出系统需要支持的硬件、文件系统类型以及网络协议等内容。

（2）建议用命令uname –r 查看一下系统的版本号，如果你的系统版本与将要编译的内核版本一致，建议将/lib/modules下的内容备份，否则将来的make modules_install 步骤产生的文件会覆盖这个路径下的内容。

（3）A:下载并解压linux内核，建议从https://www.360docs.net/doc/e71459591.html,/pub/linux/kernel/ 下载

内核，因为安装系统时所安装的源代码默认情况下支持很多设备，这样给内核裁减增加了难度。以下假设你已经下载了内核的为linux-x-y-z.tar.gz。一般都将linux内核源代码放在/usr/src下，这里仍然遵守这个习惯，如果你的这个路径下已经存在这个版本的内核，建议将已有的改个名称。B:如果内核已经安装（/usr/src/目录有linux子目录），跳过如果没有安装，在光驱中放入linux安装光盘，找到kernel-source-2.xx.xx.rpm文件（xx代表数字，表示内核的版本号）, 比如RedHat linux的RPMS目录是/RedHat/RPMS/目录，然后使用命令rpm -ivh kernel-source-2.xx.xx.rpm安装内核

2、清除从前编译内核时残留的.o 文件和不必要的关联

cd /usr/src/linux

make mrproper

确保源代码目录下没有不正确的.o文件和文件依赖关系，执行该命令后，内核选项会回到默认的状态下。如果你是下载的内核源码，而且是第一次编译，就没有必要执行这一步操作

3、配置内核，修改相关参数，请参考其他资料

在图形界面下，make xconfig；字符界面下，make menuconfig

在内核配置菜单中正确设置个内核选项，保存退出

4、正确设置关联文件

make dep

根据上一步所选择的选项，建立文件的依赖关系。

5、make clean

清理一些不必要的文件，如果你在上次编译的基础上，删去了一些选项，建议你执行这一步操作，否则，就没有必要了。

6、编译内核

对于大内核（比如需要SCSI支持），make bzImage

对于小内核，make zImage

7、编译模块

make modules

编译可加载模块（即内核选项中选择为M的选项），编译时间跟M选项的数量有关。

8、安装模块

make modules_install

即将编译好的modules拷贝到/lib/modules下，这就是为什么在“准备工作”的第三步提醒你备份的原因了。

9、使用新内核

方法一:

(1)更换内核:A、mv /usr/src/linuxX.X.X/system.map /boot/system.map

B、mv /usr/src/linuxX.X.X/arch/i386/boot/bzImage /boot/vmlinuz （2）然后修改/etc/lilo.conf文件，加一个启动选项，使用新内核bzImage/zImage启动。格式如下：

boot=/dev/hda

map=/boot/map

install=/boot/boot.b

prompt

timeout=50

linear

default=linux-new ### 告诉lilo缺省使用新内核启动linux ###

append="mem=256M"

image=/boot/vmlinuz-2.2.14-5.0

label=linux

read-only

root=/dev/hda5

image=/boot/bzImage(zImage)

label=linux-new

read-only

root=/dev/hda5

保留旧有的启动选项可以保证新内核不能引导的情况，还可以进入linux进行其他操作。

保存退出后，不要忘记了最重要的一步，运行/sbin/lilo,使修改生效

方法二:使用GRUB(修改grub.conf文件)

(1)更换内核:A、mv /usr/src/linuxX.X.X/system.map/boot/system.map

B、mv/usr/src/linuxX.X.X/arch/i386/boot/bzImage/boot/vmlinuz

(2)修改引导管理程序Grub，/etc/grub.conf

内容如下：

#boot =/dev/had

default =0

timeout =10

splashimage =(hd0, 0)/grub/splash.xpm.gz

title Red Hat Linux(2.4.20-8)

root(hd0, 0)

kernel /vmlinuz -2.4.20-8 ro root =LABEL =/

initrd /initrd-2.4.20-8.img

方法三：修改启动配置文件

现在大多数使用的都是grub启动，需要修改/boot/grub/grub.conf，添加相应的启动信息，添加内容的最简单格式如下：

title 显示在启动菜单上的名称

root 根文件系统挂载分区

kernel 压缩过的内核文件名

initrd 根文件系统文件名

如：

title My new kernel

root (hd0,2)

kernel /boot/vmlinuz-x.y.z

initrd /boot/initrd-x.y.z.img

10、重新生成ram磁盘

如果您的系统中的/etc/lilo.conf没有使用了ram磁盘选项initrd,略过

如果您的系统中的/etc/lilo.conf使用了ram磁盘选项initrd, 使用mkinitrd initrd-内核版本号内核版本号命令重新生成ram磁盘文件，例如我的Redhat 6.2：mkinitrd initrd-2.2.14-5.0 2.2.14-5.0

之后把/etc/lilo.conf中的initrd指向新生成的initrd-2.2.14-5.0文件：

initrd=/boot/initrd-2.2.14-5.0

ram磁盘能使系统性能尽可能的优化，具体参考/usr/src/linux/Documents/initrd.txt文件

11、重新启动,OK!

3.3在Linux中添加新的系统调用

系统调用是应用程序和操作系统内核之间的功能接口。其主要目的是使得用户可以使用操作系统提供的有关设备管理、输入/输入系统、文件系统和进程控制、通信以及存储管理等方面的功能，而不必了解系统程序的内部结构和有关硬件细节，从而起到减轻用户负担和保护系统以及提高资源利用率的作用。

Linux操作系统作为自由软件的代表，它优良的性能使得它的应用日益广泛，不仅得到专业人士的肯定，而且商业化的应用也是如火如荼。在Linux中，大部分的系统调用包含在Linux的libc库中，通过标准的C函数调用方法可以调用这些系统调用。那么，如何在Linux 中增加新的系统调用呢？

3.3.1 Linux系统调用机制

在Linux系统中，系统调用是作为一种异常类型实现的。它将执行相应的机器代码指令来产生异常信号。产生中断或异常的重要效果是系统自动将用户态切换为核心态来对它进行处理。这就是说，执行系统调用异常指令时，自动地将系统切换为核心态，并安排异常处理程序的执行。

Linux用来实现系统调用异常的实际指令是：

Int $0x80

这一指令使用中断/异常向量号128（即16进制的80）将控制权转移给内核。为达到在使用系统调用时不必用机器指令编程，在标准的C语言库中为每一系统调用提供了一段短的子程序，完成机器代码的编程工作。事实上，机器代码段非常简短。它所要做的工作只是将送给系统调用的参数加载到CPU寄存器中，接着执行int $0x80指令。然后运行系统调用，系统调用的返回值将送入CPU的一个寄存器中，标准的库子程序取得这一返回值，并将它送回用户程序。

为使系统调用的执行成为一项简单的任务，Linux提供了一组预处理宏指令。它们可以用在程序中。这些宏指令取一定的参数，然后扩展为调用指定的系统调用的函数。

这些宏指令具有类似下面的名称格式：

_syscallN（parameters）

其中N是系统调用所需的参数数目，而parameters则用一组参数代替。这些参数使宏指令完成适合于特定的系统调用的扩展。例如，为了建立调用setuid（）系统调用的函数，应该使用：

_syscall1（ int， setuid， uid_t， uid ）

syscallN（）宏指令的第1个参数int说明产生的函数的返回值的类型是整型，第2个参数setuid说明产生的函数的名称。后面是系统调用所需要的每个参数。这一宏指令后面还有两个参数uid_t和uid分别用来指定参数的类型和名称。

另外，用作系统调用的参数的数据类型有一个限制，它们的容量不能超过四个字节。这是因为执行int $0x80指令进行系统调用时，所有的参数值都存在32位的CPU寄存器中。使用CPU寄存器传递参数带来的另一个限制是可以传送给系统调用的参数的数目。这个限制是最多可以传递5个参数。所以Linux一共定义了6个不同的_syscallN（）宏指令，从

_syscall0（）、_syscall1（）直到_syscall5（）。

一旦_syscallN（）宏指令用特定系统调用的相应参数进行了扩展，得到的结果是一个与系统调用同名的函数，它可以在用户程序中执行这一系统调用。

3.3.2 添加新的系统调用

如果用户在Linux中添加新的系统调用，应该遵循几个步骤才能添加成功，下面几个步骤详细说明了添加系统调用的相关内容。

（1）添加源代码

第一个任务是编写加到内核中的源程序，即将要加到一个内核文件中去的一个函数，该函数的名称应该是新的系统调用名称前面加上sys_标志。假设新加的系统调用为

mycall(int number)，在/usr/src/linux/kernel/sys.c文件中添加源代码，如下所示：asmlinkage int sys_mycall(int number)

{

return number;

}

作为一个最简单的例子，我们新加的系统调用仅仅返回一个整型值。

（2）连接新的系统调用

添加新的系统调用后，下一个任务是使Linux内核的其余部分知道该程序的存在。为了从已有的内核程序中增加到新的函数的连接，需要编辑两个文件。

在我们所用的Linux内核版本（RedHat 6.0，内核为2.2.5-15）中，第一个要

修改的文件是：

/usr/src/linux/include/asm-i386/unistd.h

该文件中包含了系统调用清单，用来给每个系统调用分配一个唯一的号码。文件中每一行的格式如下：

#define __NR_name NNN

其中，name用系统调用名称代替，而NNN则是该系统调用对应的号码。应该将新的系统调用名称加到清单的最后，并给它分配号码序列中下一个可用的系统调用号。我们的系统调用如下：

#define __NR_mycall

系统调用号为191，之所以系统调用号是191，是因为Linux-2.2内核自身的系统调用号码已经用到190。

第二个要修改的文件是：

/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S

该文件中有类似如下的清单：

.long SYMBOL_NAME（）

该清单用来对sys_call_table[]数组进行初始化。该数组包含指向内核中每个系统调用的指针。这样就在数组中增加了新的内核函数的指针。我们在清单最后添加一行：

.long SYMBOL_NAME(sys_mycall)

（3）将/usr/include/asm、/usr/inlude/linux、/usr/include/scsi链接到

/usr/src/linux/include目录下的对应目录中。

# cd /usr/include

# rm -r f asm linux scsi

# ln -s /usr/src/linux/include/asm-i386 asm

# ln -s /usr/src/linux/include/linux linux

# ln -s /usr/src/linux/include/scsi scsi

（4）删除源代码目录中残留的.o文件和其它从属文件。

# cd /usr/src/linux

# make mrproper

（5）重建新的Linux内核

为使新的系统调用生效，需要重建Linux的内核。这需要以超级用户身份登录。

#pwd

#/usr/src/linux

超级用户在当前工作目录（/usr/src/linux）下，才可以重建内核。

#make config

#make dep (20分钟)

#make clean

#make bzImage (20分钟)

编译完毕后，系统生成一可用于安装的、压缩的内核映象文件：

/usr/src/linux/arch/i386/boot/bzImage

（6）用新的内核启动系统

要使用新的系统调用，需要用重建的新内核重新引导系统。为此，需要修改

/etc/lilo.conf文件，在我们的系统中，该文件内容如下：

boot=/dev/had

map=/boot/map

install=/boot/boot.b

prompt

timeout=50

image=/boot/vmlinuz-2.2.5-15

label=linux

root=/dev/hdb1

read-only

other=/dev/hda1

label=dos

table=/dev/had

首先编辑该文件，添加新的引导内核：

image=/boot/bzImage-new

label=linux-new

root=/dev/hdb1

read-only

boot=/dev/had

map=/boot/map

install=/boot/boot.b

prompt

timeout=50

image=/boot/bzImage-new

label=linux-new

root=/dev/hdal

read-only

image=/boot/vmlinuz-2.2.5-15

label=linux

root=/dev/hda1

read-only

other=/dev/hda1

label=dos

table=/dev/hda

这样，新的内核映象bzImage-new成为缺省的引导内核。