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Note

如果您发现本文档与原始文件有任何不同或者有翻译问题,请联系该文件的译者, 或者请求时奎亮的帮助:<alexs@kernel.org>。

Original:Linux kernel release 5.x <http://kernel.org/>
译者:吴想成 Wu XiangCheng <bobwxc@email.cn>

Linux内核5.x版本 <http://kernel.org/>

以下是Linux版本5的发行注记。仔细阅读它们, 它们会告诉你这些都是什么,解释如何安装内核,以及遇到问题时该如何做。

什么是Linux?

Linux是Unix操作系统的克隆版本,由Linus Torvalds在一个松散的网络黑客 (Hacker,无贬义)团队的帮助下从头开始编写。它旨在实现兼容POSIX和 单一UNIX规范。

它具有在现代成熟的Unix中应当具有的所有功能,包括真正的多任务处理、虚拟内存、 共享库、按需加载、共享的写时拷贝(COW)可执行文件、恰当的内存管理以及包括 IPv4和IPv6在内的复合网络栈。

Linux在GNU通用公共许可证,版本2(GNU GPLv2)下分发,详见随附的COPYING文件。

它能在什么样的硬件上运行?

虽然Linux最初是为32位的x86 PC机(386或更高版本)开发的,但今天它也能运行在 (至少)Compaq Alpha AXP、Sun SPARC与UltraSPARC、Motorola 68000、PowerPC、 PowerPC64、ARM、Hitachi SuperH、Cell、IBM S/390、MIPS、HP PA-RISC、Intel IA-64、DEC VAX、AMD x86-64 Xtensa和ARC架构上。

Linux很容易移植到大多数通用的32位或64位体系架构,只要它们有一个分页内存管理 单元(PMMU)和一个移植的GNU C编译器(gcc;GNU Compiler Collection,GCC的一 部分)。Linux也被移植到许多没有PMMU的体系架构中,尽管功能显然受到了一定的 限制。 Linux也被移植到了其自己上。现在可以将内核作为用户空间应用程序运行——这被 称为用户模式Linux(UML)。

文档

因特网上和书籍上都有大量的电子文档,既有Linux专属文档,也有与一般UNIX问题相关 的文档。我建议在任何Linux FTP站点上查找LDP(Linux文档项目)书籍的文档子目录。 本自述文件并不是关于系统的文档:有更好的可用资源。

  • 因特网上和书籍上都有大量的(电子)文档,既有Linux专属文档,也有与普通 UNIX问题相关的文档。我建议在任何有LDP(Linux文档项目)书籍的Linux FTP 站点上查找文档子目录。本自述文件并不是关于系统的文档:有更好的可用资源。
  • 文档/子目录中有各种自述文件:例如,这些文件通常包含一些特定驱动程序的 内核安装说明。请阅读 Minimal requirements to compile the Kernel 文件,它包含了升级内核 可能会导致的问题的相关信息。

安装内核源代码

  • 如果您要安装完整的源代码,请把内核tar档案包放在您有权限的目录中(例如您 的主目录)并将其解包:

    xz -cd linux-5.x.tar.xz | tar xvf -
    

    将“X”替换成最新内核的版本号。

    【不要】使用 /usr/src/linux 目录!这里有一组库头文件使用的内核头文件 (通常是不完整的)。它们应该与库匹配,而不是被内核的变化搞得一团糟。

  • 您还可以通过打补丁在5.x版本之间升级。补丁以xz格式分发。要通过打补丁进行 安装,请获取所有较新的补丁文件,进入内核源代码(linux-5.x)的目录并 执行:

    xz -cd ../patch-5.x.xz | patch -p1
    

    请【按顺序】替换所有大于当前源代码树版本的“x”,这样就可以了。您可能想要 删除备份文件(文件名类似xxx~ 或 xxx.orig),并确保没有失败的补丁(文件名 类似xxx# 或 xxx.rej)。如果有,不是你就是我犯了错误。

    与5.x内核的补丁不同,5.x.y内核(也称为稳定版内核)的补丁不是增量的,而是 直接应用于基本的5.x内核。例如,如果您的基本内核是5.0,并且希望应用5.0.3 补丁,则不应先应用5.0.1和5.0.2的补丁。类似地,如果您运行的是5.0.2内核, 并且希望跳转到5.0.3,那么在应用5.0.3补丁之前,必须首先撤销5.0.2补丁 (即patch -R)。更多关于这方面的内容,请阅读 Applying Patches To The Linux Kernel

    或者,脚本 patch-kernel 可以用来自动化这个过程。它能确定当前内核版本并 应用找到的所有补丁:

    linux/scripts/patch-kernel linux
    

    上面命令中的第一个参数是内核源代码的位置。补丁是在当前目录应用的,但是 可以将另一个目录指定为第二个参数。

  • 确保没有过时的 .o 文件和依赖项:

    cd linux
    make mrproper
    

    现在您应该已经正确安装了源代码。

软件要求

编译和运行5.x内核需要各种软件包的最新版本。请参考 Minimal requirements to compile the Kernel 来了解最低版本要求以及如何升级软件包。请注意,使用过旧版本的这些包可能会 导致很难追踪的间接错误,因此不要以为在生成或操作过程中出现明显问题时可以 只更新包。

为内核建立目录

编译内核时,默认情况下所有输出文件都将与内核源代码放在一起。使用 make O=output/dir 选项可以为输出文件(包括 .config)指定备用位置。 例如:

kernel source code: /usr/src/linux-5.x
build directory:    /home/name/build/kernel

要配置和构建内核,请使用:

cd /usr/src/linux-5.x
make O=/home/name/build/kernel menuconfig
make O=/home/name/build/kernel
sudo make O=/home/name/build/kernel modules_install install

请注意:如果使用了 O=output/dir 选项,那么它必须用于make的所有调用。

配置内核

即使只升级一个小版本,也不要跳过此步骤。每个版本中都会添加新的配置选项, 如果配置文件没有按预定设置,就会出现奇怪的问题。如果您想以最少的工作量 将现有配置升级到新版本,请使用 makeoldconfig ,它只会询问您新配置 选项的答案。
  • 其他配置命令包括:

    "make config"      纯文本界面。
    
    "make menuconfig"  基于文本的彩色菜单、选项列表和对话框。
    
    "make nconfig"     增强的基于文本的彩色菜单。
    
    "make xconfig"     基于Qt的配置工具。
    
    "make gconfig"     基于GTK+的配置工具。
    
    "make oldconfig"   基于现有的 ./.config 文件选择所有选项,并询问
                       新配置选项。
    
    "make olddefconfig"
                       类似上一个,但不询问直接将新选项设置为默认值。
    
    "make defconfig"   根据体系架构,使用arch/$arch/defconfig或
                       arch/$arch/configs/${PLATFORM}_defconfig中的
                       默认选项值创建./.config文件。
    
    "make ${PLATFORM}_defconfig"
                       使用arch/$arch/configs/${PLATFORM}_defconfig中
                       的默认选项值创建一个./.config文件。
                       用“makehelp”来获取您体系架构中所有可用平台的列表。
    
    "make allyesconfig"
                       通过尽可能将选项值设置为“y”,创建一个
                       ./.config文件。
    
    "make allmodconfig"
                       通过尽可能将选项值设置为“m”,创建一个
                       ./.config文件。
    
    "make allnoconfig" 通过尽可能将选项值设置为“n”,创建一个
                       ./.config文件。
    
    "make randconfig"  通过随机设置选项值来创建./.config文件。
    
    "make localmodconfig" 基于当前配置和加载的模块(lsmod)创建配置。禁用
                          已加载的模块不需要的任何模块选项。
    
                          要为另一台计算机创建localmodconfig,请将该计算机
                          的lsmod存储到一个文件中,并将其作为lsmod参数传入。
    
                          此外,通过在参数LMC_KEEP中指定模块的路径,可以将
                          模块保留在某些文件夹或kconfig文件中。
    
                  target$ lsmod > /tmp/mylsmod
                  target$ scp /tmp/mylsmod host:/tmp
    
                  host$ make LSMOD=/tmp/mylsmod \
                          LMC_KEEP="drivers/usb:drivers/gpu:fs" \
                          localmodconfig
    
                          上述方法在交叉编译时也适用。
    
    "make localyesconfig" 与localmodconfig类似,只是它会将所有模块选项转换
                          为内置(=y)。你可以同时通过LMC_KEEP保留模块。
    
    "make kvmconfig"   为kvm客体内核支持启用其他选项。
    
    "make xenconfig"   为xen dom0客体内核支持启用其他选项。
    
    "make tinyconfig"  配置尽可能小的内核。
    

    更多关于使用Linux内核配置工具的信息,见文档 Kconfig make config

  • make config 注意事项:

    • 包含不必要的驱动程序会使内核变大,并且在某些情况下会导致问题: 探测不存在的控制器卡可能会混淆其他控制器。
    • 如果存在协处理器,则编译了数学仿真的内核仍将使用协处理器:在 这种情况下,数学仿真永远不会被使用。内核会稍微大一点,但不管 是否有数学协处理器,都可以在不同的机器上工作。
    • “kernel hacking”配置细节通常会导致更大或更慢的内核(或两者 兼而有之),甚至可以通过配置一些例程来主动尝试破坏坏代码以发现 内核问题,从而降低内核的稳定性(kmalloc())。因此,您可能应该 用于研究“开发”、“实验”或“调试”特性相关问题。

编译内核

  • 确保您至少有gcc 5.1可用。 有关更多信息,请参阅 Minimal requirements to compile the Kernel

    请注意,您仍然可以使用此内核运行a.out用户程序。

  • 执行 make 来创建压缩内核映像。如果您安装了lilo以适配内核makefile, 那么也可以进行 makeinstall ,但是您可能需要先检查特定的lilo设置。

    实际安装必须以root身份执行,但任何正常构建都不需要。 无须徒然使用root身份。

  • 如果您将内核的任何部分配置为模块,那么还必须执行 make modules_install

  • 详细的内核编译/生成输出:

    通常,内核构建系统在相当安静的模式下运行(但不是完全安静)。但是有时您或 其他内核开发人员需要看到编译、链接或其他命令的执行过程。为此,可使用 “verbose(详细)”构建模式。 向 make 命令传递 V=1 来实现,例如:

    make V=1 all
    

    如需构建系统也给出内个目标重建的愿意,请使用 V=2 。默认为 V=0

  • 准备一个备份内核以防出错。对于开发版本尤其如此,因为每个新版本都包含 尚未调试的新代码。也要确保保留与该内核对应的模块的备份。如果要安装 与工作内核版本号相同的新内核,请在进行 make modules_install 安装 之前备份modules目录。

    或者,在编译之前,使用内核配置选项“LOCALVERSION”向常规内核版本附加 一个唯一的后缀。LOCALVERSION可以在“General Setup”菜单中设置。

  • 为了引导新内核,您需要将内核映像(例如编译后的 …/linux/arch/x86/boot/bzImage)复制到常规可引导内核的位置。

  • 不再支持在没有LILO等启动装载程序帮助的情况下直接从软盘引导内核。

    如果从硬盘引导Linux,很可能使用LILO,它使用/etc/lilo.conf文件中 指定的内核映像文件。内核映像文件通常是/vmlinuz、/boot/vmlinuz、 /bzImage或/boot/bzImage。使用新内核前,请保存旧映像的副本,并复制 新映像覆盖旧映像。然后您【必须重新运行LILO】来更新加载映射!否则, 将无法启动新的内核映像。

    重新安装LILO通常需要运行/sbin/LILO。您可能希望编辑/etc/lilo.conf 文件为旧内核映像指定一个条目(例如/vmlinux.old)防止新的不能正常 工作。有关更多信息,请参阅LILO文档。

    重新安装LILO之后,您应该就已经准备好了。关闭系统,重新启动,尽情 享受吧!

    如果需要更改内核映像中的默认根设备、视频模式等,请在适当的地方使用 启动装载程序的引导选项。无需重新编译内核即可更改这些参数。

  • 使用新内核重新启动并享受它吧。

若遇到问题

  • 如果您发现了一些可能由于内核缺陷所导致的问题,请检查MAINTAINERS(维护者) 文件看看是否有人与令您遇到麻烦的内核部分相关。如果无人在此列出,那么第二 个最好的方案就是把它们发给我(torvalds@linux-foundation.org),也可能发送 到任何其他相关的邮件列表或新闻组。

  • 在所有的缺陷报告中,【请】告诉我们您在说什么内核,如何复现问题,以及您的 设置是什么的(使用您的常识)。如果问题是新的,请告诉我;如果问题是旧的, 请尝试告诉我您什么时候首次注意到它。

  • 如果缺陷导致如下消息:

    unable to handle kernel paging request at address C0000010
    Oops: 0002
    EIP:   0010:XXXXXXXX
    eax: xxxxxxxx   ebx: xxxxxxxx   ecx: xxxxxxxx   edx: xxxxxxxx
    esi: xxxxxxxx   edi: xxxxxxxx   ebp: xxxxxxxx
    ds: xxxx  es: xxxx  fs: xxxx  gs: xxxx
    Pid: xx, process nr: xx
    xx xx xx xx xx xx xx xx xx xx
    

    或者类似的内核调试信息显示在屏幕上或在系统日志里,请【如实】复制它。 可能对你来说转储(dump)看起来不可理解,但它确实包含可能有助于调试问题的 信息。转储上方的文本也很重要:它说明了内核转储代码的原因(在上面的示例中, 是由于内核指针错误)。更多关于如何理解转储的信息,请参见 Bug hunting

  • 如果使用 CONFIG_KALLSYMS 编译内核,则可以按原样发送转储,否则必须使用 ksymoops 程序来理解转储(但通常首选使用CONFIG_KALLSYMS编译)。 此实用程序可从 https://www.kernel.org/pub/linux/utils/kernel/ksymoops/ 下载。 或者,您可以手动执行转储查找:

  • 在调试像上面这样的转储时,如果您可以查找EIP值的含义,这将非常有帮助。 十六进制值本身对我或其他任何人都没有太大帮助:它会取决于特定的内核设置。 您应该做的是从EIP行获取十六进制值(忽略 0010: ),然后在内核名字列表 中查找它,以查看哪个内核函数包含有问题的地址。

    要找到内核函数名,您需要找到与显示症状的内核相关联的系统二进制文件。就是 文件“linux/vmlinux”。要提取名字列表并将其与内核崩溃中的EIP进行匹配, 请执行:

    nm vmlinux | sort | less
    

    这将为您提供一个按升序排序的内核地址列表,从中很容易找到包含有问题的地址 的函数。请注意,内核调试消息提供的地址不一定与函数地址完全匹配(事实上, 这是不可能的),因此您不能只“grep”列表:不过列表将为您提供每个内核函数 的起点,因此通过查找起始地址低于你正在搜索的地址,但后一个函数的高于的 函数,你会找到您想要的。实际上,在您的问题报告中加入一些“上下文”可能是 一个好主意,给出相关的上下几行。

    如果您由于某些原因无法完成上述操作(如您使用预编译的内核映像或类似的映像), 请尽可能多地告诉我您的相关设置信息,这会有所帮助。有关详细信息请阅读 ‘Reporting issues’。

  • 或者,您可以在正在运行的内核上使用gdb(只读的;即不能更改值或设置断点)。 为此,请首先使用-g编译内核;适当地编辑arch/x86/Makefile,然后执行 make clean 。您还需要启用CONFIG_PROC_FS(通过 make config )。

    使用新内核重新启动后,执行 gdb vmlinux /proc/kcore 。现在可以使用所有 普通的gdb命令。查找系统崩溃点的命令是 l *0xXXXXXXXX (将xxx替换为EIP 值)。

    用gdb无法调试一个当前未运行的内核是由于gdb(错误地)忽略了编译内核的起始 偏移量。