【Linux】编译Linux内核

之所以编译内核，是因为gem5全系统仿真需要vmlinux文件，在此记录一下以备后面需要。
此过程编译之后会获得vmlinux和bzImage两个文件；
主要参考知行大佬的编译内核与gem5官方教程

一、Linux源码下载

注意：内核编译一般需要20GB左右的空间，可以预留相应的空间，之后的源码和编译过程都在那里进行。
Linux Kernel包含了所有Linux内核的版本，可以挑选自己需要的内核版本下载即可，本文以5.4.49为例，可以使用wget下载：

wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.4.49.tar.gz
tar xf linux-5.4.49.tar.gz
cd linux-5.4.49

wget有可能比较慢，此时也可以直接点进上面的Linux Kernel页面手动下载并解压到指定位置。

二、安装编译依赖

一般来说，需要下面的依赖库，直接安装就可以：

sudo apt update
sudo apt-get install git fakeroot build-essential ncurses-dev xz-utils libssl-dev bc flex libelf-dev bison vim

三、编译

1. 内核编译前配置

编译内核前需要进行编译配置，选择哪些组件要编译进去，添加调试信息等。内核中包含了大量的驱动代码，很多驱动其实用不到，一般是通过一个图形化界面选择配置。
在linux-5.4.49文件夹下面打开终端输入：

make menuconfig

在这个界面通过方向键和上边提示的字母选项进行配置，*代表已选择。具体配置可以参考编译内核或者按需选择其他教程。

配置完毕选择Save然后Exit退出，会生成一个.config文件，这个文件里面就包含了编译配置信息，所以，需要再修改配置信息，可以用vscode打开.config文件直接进行修改。

作为普通人的我们，不大清楚哪些需要哪些不需要，我选择使用gem5官方提供的.config文件，将这个文件下载下来替换原本.config内容即可。

注意，.config文件是隐藏文件，需要选择文件夹的显示隐藏文件才能看到。

2. 进行编译：

sudo make -j 24
# 后面的数字是同时进行编译的线程数，可以灵活根据电脑配置选择

编译时间长短不定，取决于配置信息和线程数。使用gem5官方的配置文件我大概编译了几分钟就结束，得到的vmlinux文件只有26MB，但是自己通过图形化界面配置，编译则需要半个小时左右，得到的vmlinux文件有500MB。看来还是包含了很多不必要的东西。

编译得到的文件有：./vmlinux 和 ./arch/x86/boot/bzImage，参考知行大佬的解释：
vmlinux和bzImage都是Linux内核编译生成的可执行文件,它们的主要区别在于它们的文件格式和用途。

• vmlinux是Linux内核编译生成的未压缩的内核镜像文件,它包含了整个内核的代码和数据,可以用来调试内核.它通常比较大,因为它没有被压缩.
• bzImage是Linux内核编译生成的压缩内核镜像文件,它是用来引导启动Linux操作系统的.它是通过将vmlinux压缩成一个单独的文件,并添加一些引导代码和头部信息来生成的.

当系统引导时,bzImage首先会被加载到内存中,然后被解压缩成vmlinux形式的内核映像.因为vmlinux文件比较大,而且内核启动过程中需要加载和解压缩文件,所以bzImage文件通常比vmlinux文件小很多.

3. 编译失败进行清除重试

如果编译失败，使用下面命令清除重试：

sudo make mrproper
sudo make clean

四、可能遇到的问题

正常流程下来，极有可能遇到下面的问题：

错误1

make[1]: *** No rule to make target 'debian/canonical-certs.pem', needed by 'certs/x509_certificate_list'.  Stop.
make: *** [Makefile:1868: certs] Error 2

在终端中执行：

scripts/config --disable SYSTEM_TRUSTED_KEYS

错误2

make[1]: *** No rule to make target 'debian/canonical-revoked-certs.pem', needed by 'certs/x509_revocation_list'.  Stop.
make: *** [Makefile:1868: certs] Error 2

在终端中执行：

scripts/config --disable SYSTEM_REVOCATION_KEYS

错误3

BTF: .tmp_vmlinux.btf: pahole version v1.15 is too old, need at least v1.16
Failed to generate BTF for vmlinux
Try to disable CONFIG_DEBUG_INFO_BTF
make: *** [Makefile:1199: vmlinux] Error 1

打开.config文件注释CONFIG_DEBUG_INFO_BTF

**注意：**建议遇到之后直接使用上面的清除命令，重新生成.config文件，提前将需要注释和取消的选项进行处理。随后进行编译，会询问你是否需要开启上面注释的选项，全部按Enter默认就可以，不要选择Y或N。

报错参考1
报错参考2