十四、linux内核裁剪

一、下载解压linux内核源码

1、进kernel官网下载源码

 

 

我这里下载的是5.4.191版本（仅做实验），为了和我ubuntu虚拟机的交叉编译环境匹配。 

2、解压内核源码压缩包

xz -cd linux-5.4.191.tar.xz | tar xvf -　

 

二、清理临时文件　　

1.删除大多数的编译生成文件， 但是会保留内核的配置文件.config， 还有足够的编译支持来建立扩展模块

make clean 

2、mrproper删除的文件， 加上编辑备份文件和一些补丁文件

make distclean 

3、删除所有的编译生成文件， 还有内核配置文件， 再加上各种备份文件

make mrproper 

三、配置内核

1、基于文本模式，挨个配置选择y/n

make config

 2、基于菜单模式，复选框都会有默认选项。

make menuconfig

3、使用已有的配置文件

make oldconfig

4、需要安装图形化系统

make xconfig

得到系统源文件下的config 文件。

四、编译

1、配置分析

make menuconfig进入配置菜单，

 我们可以看到处理器默认的x86-64，分析内核顶层目录下的Makefile

 

 

 

 查看makefile的内容后，我们可以知道makefile配置的x86架构的处理去时根据虚拟机的处理器架构配置的。

 2、编译

执行make命令进行编译，make -jn多任务编译更快，编译成功后，会在arch/x86_64/boot目录下会生成bzImage镜像文件

 3、linux内核镜像文件介绍

　　内核镜像有许多种，但是基本都是基于vmlinux压缩加头得到，目的是为了让内核镜像尽可能的小，在嵌入式中存储介质的空间比较小，也比较紧张，这些压缩镜像是为了去适应嵌入式而产生的内核编译（make）之后会生成两个文件，一个Image，一个zImage，其中Image为内核映像文件，而zImage为内核的一种映像压缩文件，Image大约为4M，而zImage不到2M。

  Linux内核有多种格式的镜像，包括vmlinux、Image(vmlinux.bin)、zImage(vmlinux.bin.gz)、bzImage、uImage、xipImage、bootpImage等.

（1）vmlinux

  vmlinux是可引导的、未压缩、可压缩的内核镜像，vm代表Virtual Memory.Linux支持虚拟内存，因此得名vm.它是由用户对内核源码编译得到，实质是elf格式的文件.也就是说vmlinux是编译出来的最原始的内核文件，未压缩.这种格式的镜像文件多存放在PC机上.

• elf格式文件 (ELF，Executable and Linkable Format，可执行可链接格式)是UNIX实验室作为应用程序二进制接口而发布的，扩展名为elf.可以简单的认为，在elf格式的文件中，除二进制代 码外，还包括该可执行文件的某些信息，比如符号表等。

  vmlinuz 是可执行 的Linux内核，它位于/boot/vmlinuz，它一般是一个软链接，比如是 vmlinuz-3.13.0-32-generic 的软链接。vmlinuz是vmlinux的压缩文件。vmlinuz的建立有两种方式。一是编译内核时通过“make zImage”创建，　二是内核编译时通过命令make bzImage创

（2）Image

  Image是经过objcopy处理的只包含二进制数据的内核代码，它已经不是elf格式了，但这种格式的内核镜像还没有经过压缩.

objcopy 
  GNU使用工具程序objcopy作用是拷贝一个目标文件的内容到另一个目标文件中，也就是说，可以将一种格式的目标文件转换成另一种格式的目标文件. 通过使用binary作为输出目标(-o binary)，可产生一个原始的二进制文件，实质上是将所有的符号和重定位信息都将被抛弃，只剩下二进制数据.

(3)zImage

  zImage是ARM linux常用的一种压缩镜像文件，它是由vmlinux加上解压代码经gzip压缩而成，命令格式是make zImage.这种格式的Linux镜像文件多存放在NAND上. 
适用于小内核的情况，它的存在是为了向后的兼容性。

(4)bzImage

  bzImage不是用bzip2压缩的，bz表示big zImage,其格式与zImage类似，但采用了不同的压缩算法，注意，bzImage的压缩率更高 是压缩的内核映像。 
  zImage bzImage：它们不仅是一个压缩文件，而且在这两个文件的开头部分内嵌有解压缩代码。两者的不同之处在于，老的zImage解压缩内核到低端内存(第一个 640K)，bzImage解压缩内核到高端内存(1M以上)。如果内核比较小，那么可以采用zImage或bzImage之一，两种方式引导的系统运行 时是相同的。大的内核采用bzImage，不能采用zImage。

(5)uImage

  uImage是uboot专用的镜像文件，它是在 zImage 之前加上一个长度为0x40的头信息(tag)，在头信息内说明了该镜像文件的类型、加载位置、生成时间、大小等信息.换句话说，若直接从uImage的0x40位置开始执行，则zImage和uImage没有任何区别.命令格式是#make uImage.这种格式的Linux镜像文件多存放在NAND上. 

• 如何生成uImage文件？

                  首先 在uboot的/tools目录下寻找mkimage文件，把其copy到系统/usr/local/bin目录下，这样就完成制作工具。然后在内核目录下运行make uImage，如果成功，便可以在arch/arm/boot/目录下发现uImage文件，其大小比zImage多64个字节。 

由于bootloader一般要占用0x0地址，所以，uImage相比zImage的好处就是可以和bootloader共存。其实就是一个自动跟手动的区别,有了uImage头部的描述,u-boot就知道对应Image的信息,如果没有头部则需要自己手动去搞那些参数。

(6)xipImage

  这种格式的Linux镜像文件多存放在NorFlash上，且运行时不需要拷贝到内存SDRAM中，可以直接在NorFlash中运行.

4.Linux内核镜像的产生过程

  在嵌入式Linux中，内核的启动过程分为两个阶段:

• 第一阶段启动代码放在arch/arm/kernel/head.S文件中，该文件与体系结构相关，与开发板周边硬件无关，主要是初始化ARM内核等.

• 第二阶段启动代码是init目录下的main.c.现以执行命令#make zImage为例来说明，arm-linux内核镜像的产生过程.

(1)当用户对Linux内核源码进行编译时，kernel的第1/2阶段代码会生成可执行文件vmlinux，该文件是未被压缩的镜像文件，非常大，不能直接下载到NAND中，通常放在PC机上，这也是最原始的Linux镜像文件.试验时该文件约50M.

(2)镜像文件vmlinux由于很大，肯定不能直接烧入NAND中，因此需要进行二进制化，即经过objcopy处理，使之只包含二进制数据的内核代 码，去除不需要的文件信息等，这样就制作成了image镜像文件.该镜像文件也是未压缩，只是经过了二进制化而变小.试验时该文件约5M.

(3) 一般来说，内存SDRAM中的内核镜像是经过压缩的，只是在运行时再将其解压.所以，编译时会先使用gzip将镜像文件image进行压缩(压缩比约为 2:1),再将压缩后的镜像文件和源码中的两个文件 arch/arm/boot/compressed/head.S、arch/arm/boot /compressed/misc.c一起链接生成压缩后的镜像文件compress/vmlinux(?).试验时该文件约为2.5M.注意，这两个源码文件 是解压程序，用于将内存SDRAM中的压缩镜像zImage进行解压.

(4)压缩后的镜像文件compress/vmlinux经过二进制化，最终生成镜像文件zImage，试验时该文件约为2.5M.当然，在内存 SDRAM中运行压缩镜像文件zImage时，会首先调用两个解压程序arch/arm /boot/compressed/head.S、arch/arm/boot/compressed/misc.c将自身解压，然后再执行kernel 的第一阶段启动代码arch/arm/kernel/head.S.简而言之，在内存中运行内核时，kernel先自身解压，再执行第一阶段启动代码.试 验时运行在内存中的镜像文件约为5M，与image镜像文件大小相同.

五、安装新内核镜像

 

1、 在/boot目录下新建mynewkernel目录，并将 bzImage 拷贝到 /boot/mynewkernel 目录下:

 

sudo cp arch/i386/boot/bzImage /boot/mynewkernel

2、更改 /boot/mynewkernel 中 bzImage 的名字

 sudo mv bzImage vmlinuz-2.6.17.13

3、备份、修改grub配置文件

sudo cp /boot/grub/grub.cfg grub.cfg.origin

修改grub.cfg，加入以下内容(从既有的grub.cfg中相关的内容拷贝)：

title zp, make defconfig, 2.6.17.13

root (hd0,2)

kernel /boot/mynewkernel/vmlinuz-2.6.17.13 root=/dev/sda3 ro quiet splash

savedefault

boot

4、安装模块

sudo make modules_install

reboot, 在grub启动菜单中选择新内核启动。