簡介

Linux內核（英語：Linux kernel），是Linux操作系統的內核，以C語言寫成，符合POSIX標準，以GNU通用公共許可證發布。Linux最早是由芬蘭黑客林納斯·托瓦茲為嘗試在英特爾x86架構上提供自由免費的類Unix系統而開發的。該計劃開始于1991年，林納斯·托瓦茲當時在Usenet新聞組comp.os.minix登載帖子，這份著名的帖子標示著Linux計劃的正式開始。

在計劃的早期有一些Minix黑客提供了協助，而今天全球無數程序員正在為該計劃無償提供幫助。

技術上說Linux是一個內核。“內核”指的是一個提供硬件抽象層、磁盤及文件系統控制、多任務等功能的系統軟件。一個內核不是一套完整的操作系統。一套基于Linux內核的完整操作系統叫作Linux操作系統，或是GNU/Linux。

Linux內核是在GNU通用公共許可證第2版之下發布的（加上一些非自由固件、blob與各種非自由許可證）。

貢獻者遍布世界各地，日常開發在Linux內核郵件列表。

源代碼

Linux內核源代碼位于/usr/src/linux目錄下。

內核程序

編譯完成新內核后，會生成幾個文件，這些文件是內核啟動所需要的，這里簡單介紹一下。

vmlinux，編譯出來的最原始的內核文件，沒有壓縮，位于源碼根目錄下。該內核文件不能用來啟動系統。

vmlinuz，這個就是我們要引導的內核，它一般是一個鏈接文件，位于根目錄下。真正的文件位于/boot文件夾下。z表示壓縮的內核，vm表示virtual memory的意思。linux支持虛擬內存，可利用硬盤空間作為虛擬內存使用。在編譯內核時，通過make zImage或make bzImage生成zImage或bzImage原始壓縮內核文件，這些內核文件位于/usr/src/linux-2.6.23.9/arch/i386/boot#目錄下；接著我們會把它拷貝到/boot目錄下并改名為vmlinuz；最后在根目錄下創建一個到該文件的同名鏈接文件。bzImage表示big zImage的意思，zImage是老式的內核文件格式，在新的內核版本中已不使用了，現在生成的內核是bzImage格式的內核文件。這兩種內核文件的區別是，zImage解壓縮內核到低端內存中（第一個640K），bzImage解壓縮內核到高端內存中（1M以上） 這兩個內核文件都是使用gzip軟件壓縮的，但文件頭部內嵌有gzip解壓縮代碼，能在啟動時自動解壓縮內核。使用gzip是不能正常解壓內核的。

在源碼根目錄生成的vmlinux是一個沒有壓縮的內核文件。

如果在/boot目錄下存在多個版本的內核文件，則可用vmlinuz-xxxx的方式命名。但根目錄下的vmlinuz鏈接文件名一般不變。

initrd-x.x.x.img，initrd是"initial ramdisk"的簡寫。作用是在內核引導前加載相應的硬件模塊，為內核引導做準備。比如，使用的是scsi硬盤，而內核vmlinuz中并沒有這個scsi硬件的驅動，那么在裝入scsi模塊之前，內核不能加載根文件系統，但scsi模塊存儲在根文件系統的/lib/modules下。為了解決這個問題，可以引導一個能夠讀實際內核的initrd內核并用initrd修正scsi引導問題。initrd可使用mkinitrd工具創建。

System.map，內核符號映射文件，位于/boot目錄下，與內核名要對應。內核編譯完成后，在源碼根目錄下就會生成一個System.map文件。我們要把它拷貝到/boot目錄下并改成相關的名稱。如內核名為vmlinuz-2.6.23.9，則這個內核符號映射文件就應該命名為System.map-2.6.23.9。

運行空間

Linux系統由用戶空間和內核空間兩部分組成。

內核空間與用戶空間是程序執行的兩種不同狀態，通過系統調用和硬件中斷能夠完成從用戶空間到內核空間的轉移。 用戶空間分為：

• User ApplicATIons(用戶應用程序)
• GNU C Library (glibc即c運行庫)

內核空間分為：

• System Call Interface(系統調用接口)
• Kernel(內核)
• Architecture Dependent Kernel Code(架構體系內核代碼)

子系統

Linux內核主要由五個子系統組成：

• 進程調度，
• 內存管理，
• 虛擬文件系統，
• 網絡接口，
• 進程間通信。

進程調度（SCHED）:控制進程對cpu的訪問。當需要選擇下一個進程運行時，由調度程序選擇最值得運行的進程。可運行進程實際上是僅等待cpu資源的進程，如果某個進程在等待其它資源，則該進程是不可運行進程。Linux使用了比較簡單的基于優先級的進程調度算法選擇新的進程。

內存管理（MM）:允許多個進程安全的共享主內存區域。Linux 的內存管理支持虛擬內存，即在計算機中運行的程序，其代碼，數據，堆棧的總量可以超過實際內存的大小，操作系統只是把當前使用的程序塊保留在內存中，其余的程序塊則保留在磁盤中。必要時，操作系統負責在磁盤和內存間交換程序塊。內存管理從邏輯上分為硬件無關部分和硬件有關部分。硬件無關部分提供了進程的映射和邏輯內存的對換；硬件相關的部分為內存管理硬件提供了虛擬接口。

虛擬文件系統（VFS）:隱藏了各種硬件的具體細節，為所有的設備提供了統一的接口，VFS提供了多達數十種不同的文件系統。虛擬文件系統可以分為邏輯文件系統和設備驅動程序。邏輯文件系統指Linux所支持的文件系統，如ext2,fat等，設備驅動程序指為每一種硬件控制器所編寫的設備驅動程序模塊。

網絡接口（NET）:提供了對各種網絡標準的存取和各種網絡硬件的支持。網絡接口可分為網絡協議和網絡驅動程序。網絡協議部分負責實現每一種可能的網絡傳輸協議。網絡設備驅動程序負責與硬件設備通訊，每一種可能的硬件設備都有相應的設備驅動程序。

進程間通訊(IPC):支持進程間各種通信機制。處于中心位置的進程調度，所有其它的子系統都依賴它，因為每個子系統都需要掛起或恢復進程。一般情況下，當一個進程等待硬件操作完成時，它被掛起；當操作真正完成時，進程被恢復執行。例如，當一個進程通過網絡發送一條消息時，網絡接口需要掛起發送進程，直到硬件成功成功地完成消息的發送，當消息被成功的發送出去以后，網絡接口給進程返回一個代碼，表示操作的成功或失敗。其他子系統以相似的理由依賴于進程調度。

安裝

本頁面主要介紹Linux內核的安裝與配置.Linux內核的安裝主要有以下兩種方式:

• -安裝已經編譯好的通用內核DEB包(包括內核核心文件-linux-image,內核頭文件-linux-headers,內核通用頭文件-linux-common三個文件)
• -下載源代碼,按照個人需求編譯安裝.

內核相關文件解釋:

• -linux-image-內核核心文件:Linux內核核心文件。
• -linux-headers- 內核頭文件: Linux 的內核開發頭文件,包含內核函數和接口等的聲明和定義。

：升級內核，請務必卸載閉源顯卡驅動后再操作，否則新內核將無法使用！！

安裝與配置

安裝內核DEB包

由于此方法是安裝源內已經編譯好的通用內核DEB包(內核核心文件和內核頭文件)，因此次安裝方式不存在配置方法，以下以安裝Linux內核4.4.0-1版本為例。

32位用戶，終端執行:

sudo apt-get install linux-image-4.4.0-1-686 linux-headers-4.4.0-1-686

sudo apt-get install linux-image-4.4.0-1-amd64 linux-headers-4.4.0-1-amd64

編譯安裝

針對本機器,配置編譯的內核能不同程度的提高Linux系統的性能和穩定性,而且對學習Linux有一定的幫助,因此編譯內核是Linux愛好者的基本技能~

下載內核源代碼

自行下載Linux內核源代碼。點此進入Linux內核官網

安裝編譯環境

編譯前需要安裝make ,gcc, make-kpkg,運行xconfig等和編譯內核相關的工具。終端執行:

sudo apt-get install build-essential kernel-package libncurses5-dev fakeroot

解壓源代碼

:很多教程上說應該解壓到 /usr/src, 但是實際上解壓到任何目錄上都可以。/usr/src下面需要root權限反而容易出問題。

命令操作,終端執行:

圖形操作,解壓Linux內核源代碼到/home下的任何一目錄(為了方便操作),在解壓Linux內核源代碼后的路徑右鍵打開終端,進入該目錄

打內核補丁

下載好內核補丁(.patch文件)，同樣也可以放在自己的根目錄下。然后終端執行:

:給內核打補丁不是必須的,一般選擇跳過此步驟! 打補丁的作用是升級內核源代碼.例如3.5版本的內核下一個版本是3.6.可通過適合3.5的內核補丁將代碼更新成3.6

準備工作

首先，清理以前編譯時留下的臨時文件，如果需要終端執行:

:如果是剛剛解壓的內核壓縮包,請忽略此步驟!

配置內核

配置內核一般分手工配置,載入當前內核配置(載入內核模塊和載入當前內核配置)

新手推薦使用載入當前內核配置

載入內核模塊(推薦)

從linux-2.6.32開始可以使用make localmodconfig自動精簡內核, 菜鳥也能輕松精簡內核到十幾MB.

: 該方法會自動去掉一些從開機到當前沒用使用的模塊(主要是驅動模塊), 所以你可以使用一下你的攝像頭, 掛載一下iso文件.....以保證需要的模塊不會被精簡掉, 否則使用新內核時會發現不能掛載iso文件, 不能使用某些外設等等. 終端執行:

然后出現簡單的內核參數選擇,.可以長按回車鍵選擇默認選項節省時間。

終端執行:

卸載內核

如果需要卸載指定的內核,請終端執行:

sudo apt-get --purge remove linux-image- 

 ##雙擊tab鍵補全,卸載有問題的內核文件 

sudo apt-get --purge remove linux-headers- 

 ##雙擊tab鍵補全,卸載有問題的內核頭文件