第 7 章 - Debian 下的 Linux 内核

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2023-12-01

Debian 使用自己的方法来编译内核及相关模块。参阅 Debian 和系统内核, 第 2.7 节。

7.1 内核编译

Debian unstable 发行版中的 gcc、binutils 和 modutils 可用来编译最新的 Linux 内核。这方面的官方信息，参阅 /usr/share/doc/kernel-package/README.gz，特别是文件的后半部分。

内核编译是个很困难的议题，由于目标在不断的变化，即使是最受人尊敬的开发者也会有不同的见解：

Manoj Srivastava 写到：: --initrd 需要 Debian 专用 cramfs 补丁。
Herbert Xu 写到：: 不，它不需要，想使用除 CRAMFS 以外的文件系统只需在 /etc/mkinitrd/mkinitrd.conf 中设置 MKIMAGE。

按照 Manoj 和 Kent 撰写的 /usr/share/doc/kernel-package/README.gz 的指导小心行事，如果要编译最新版本的内核请确认安装了最新 unstable 版 kernel-package 软件包。

对于单机内核编译，initrd 不是必须的。我用它是希望我新编译的内核与相应的内核镜像一模一样。如果使用 initrd，请先阅读一下 mkinitrd(8) 和 mkinitrd.conf(5)。亦可参阅 http://bugs.debian.org/149236。

7.1.1 Debian 标准方式

关心一下有关 kernel-package、gcc、binutils 和 modutils 的错误报告。在需要时使用较新的版本。

在 Debian 系统中用源码编译自定义内核要特别小心。用 make-kpkg 的 --append_to_version 选项来创建多重内核镜像比较安全。

     # apt-get install debhelper modutils kernel-package libncurses5-dev
     # apt-get install kernel-source-2.4.18   # 使用最新版本
     # apt-get install fakeroot
     # vi /etc/kernel-pkg.conf                # 输入我的名字和 email
     $ cd /usr/src                            # 创建目录
     $ tar --bzip2 -xvf kernel-source-2.4.18.tar.bz2
     $ cd kernel-source-2.4.18                # 如果这是你的内核源码
     $ cp /boot/config-2.4.18-386 .config     # 将当前配置设定为默认配置
     $ make menuconfig                        # 按自己的喜好来定制
     $ make-kpkg clean                        # 必须执行这步(per: man make-kpkg)
     $ fakeroot make-kpkg --append_to_version -486 --initrd \
             --revision=rev.01 kernel_image \
             modules_image # modules_image 可以是 pcmcia-cs* 等。
     $ cd ..
     # dpkg -i kernel-image*.deb pcmcia-cs*.deb # 安装

make-kpkg kernel_image 实际上执行了 make oldconfig 和 make dep。如果没使用 initrd 就不要使用 --initrd 选项。

如果想加载 pcmcia-cs 模块或内核 pcmcia 源码中没有的模块，应该在 make menuconfig 后选“General setup —>”进入“PCMCIA/CardBus support —>”,配置“< > PCMCIA/CardBus support”选项(例如，取消复选项)。

对于 SMP 机器，参照 kernel-pkg.conf(5) 的说明设置 CONCURRENCY_LEVEL。

7.1.2 经典方式

从下列地址获得干净的源代码：

Linux: http://www.kernel.org/
pcmcia-cs: http://pcmcia-cs.sourceforge.net/

或使用 Debian 所附的等价的源代码：

     # cd /usr/src
     # tar xfvz linux-whatever.tar.gz
     # rm -rf linux
     # ln -s linux-whatever linux
     # tar xfvz pcmcia-cs-whatever.tar.gz
     # ln -s pcmcia-cs-whatever pcmcia
     # cd linux
     # make menuconfig
     ... 配置内核选项 ...
     # make dep
     # make bzImage
     ... 编辑 lilo/grub ...
     ... 移动 /usr/src/linux/arch/i386/boot/bzImage到boot ...
     ... /sbin/lilo or whatever you do for grub
     # make modules; make modules_install
     # cd ../pcmcia
     # make config
     # make all
     # make install
     ... 添加需要的模块名称到 /etc/modules
     # shutdown -r now
     ... 启动到新内核 ...

7.1.3 内核头文件

绝大多数“普通”程序不需要内核头文件，事实上如果直接引用它们会出错。这些程序应该引用那些编译 glibc 所用的头文件，它们位于 Debian 系统的 /usr/include/linux 和 /usr/include/asm 目录下。

故不要在 /usr/src/linux 目录中创建指向 /usr/include/linux 和 /usr/include/asm 的链接，一些过时的文档曾建议创建它们。

如果某些内核类应用程序需要特定的内核头文件，可修改 Makefile(s)，使其包含指向“特定内核头文件目录/include/linux”和“特定内核头文件目录/include/asm”的路径。

7.2 模块化的 2.4 内核

kernel-image-2.4.NN 提供了新版的 Debian 2.4 内核，该版内核模块化程度极高。你必须激活相关的模块才能获得想要的内核功能。

尽管在接下来的部分中提供了许多通过配置 /etc/modules 来解决问题的范例。但据说，在 /etc/modutils/ 中用一个文件来提供所有的设备别名，就可解决这类有关模块问题，当前的内核有足够多的别名供你使用。某些模块也可以被硬件探测程序自动激活，例如 discover。参阅X 服务器的硬件侦测, 第 9.4.2 节。

参阅模块加载规定, 第 2.7.3 节和 Linux 内核源码目录中的 Documentation/*.txt 获取详细信息。

7.2.1 PCMCIA

要使一些老的 PCMCIA 卡能正常工作，你需在 /etc/modules 中包含下列内容：

     # ISA PnP driver
     isa-pnp
     # New Low level PCMCIA driver
     # yenta_socket # 我的机器上似乎不需要

剩下的工作就由 PCMCIA 脚本(来自 pcmcia-cs 软件包)、depmod 和 kmod 负责了。我需要 isa-pnp 因为我的笔记本电脑使用的是旧 ISA-PCMCIA。较新的笔记本电脑使用 CardBus/PCMCIA，不再需要它。

天才的 Miquel van Smoorenburg miquels@cistron.nl 说：

“我将笔记中所有有关 pcmcia 的东西包括 cardmgr 等一鼓脑全删了，只装了支持 cardbus 的 2.4 版内核和 woody 中新的 hotplug 软件包。

只要你使用的是 32-bit 卡，你就不需要 pcmcia 软件包；2.4 内置了 cardservices。标准的 tulip 驱动亦可在 dlink 卡上正常工作。

—Mike。”

参阅 Linux PCMCIA HOWTO 和网络设置和 PCMCIA, 第 10.8.5 节。

7.2.2 SCSI

[没有测试过] 想要 SCSI 工作，请在 /etc/modules 中包含如下内容：

     # SCSI core
     scsi_mod
     # SCSI generic driver
     sg
     # SCSI disk
     sd_mod
     # All other needed HW modules
     ...

可用 depmod 来操作上述某些模块。

7.2.3 网络功能

/etc/modules 中需要包含如下内容以扩充网络功能：

     # net/ipv-4
     ip_gre
     ipip
     
     # net/ipv-4/netfilter
     # iptable (in order)
     ip_tables
     ip_conntrack
     ip_conntrack_ftp
     iptable_nat
     iptable_filter
     iptable_mangle
     #
     ip_nat_ftp
     ip_queue
     #
     ipt_LOG
     ipt_MARK
     ipt_MASQUERADE
     ipt_MIRROR
     ipt_REDIRECT
     ipt_REJECT
     ipt_TCPMSS
     ipt_TOS
     ipt_limit
     ipt_mac
     ipt_mark
     ipt_multiport
     ipt_owner
     ipt_state
     ipt_tcpmss
     ipt_tos
     ipt_unclean
     #
     #ipchains
     #ipfwadm

上述内容并没有进行优化。可用 depmod 来操作上述某些模块。

7.2.4 EXT3 文件系统(> 2.4.17)

对预编译内核镜像包(> 2.4.17)执行下述操作可激活 EXT3 日志文件系统。

     # cd /etc; mv fstab fstab.old
     # sed 's/ext2/ext3,ext2/g' <fstab.old >fstab
     # vi /etc/fstab
     ... 将 root 文件系统类型设置成“auto”而非“ext3,ext2”
     # cd /etc/mkinitrd
     # echo jbd >>modules
     # echo ext3 >>modules
     # echo ext2 >>modules
     # cd /
     # apt-get update; apt-get install kernel-image-2.4.17-686-smp
     ... 安装最新内核并配置 boot(lilo从这儿运行)
     # tune2fs -j -i 0 /dev/hda1
     # tune2fs -j -i 0 /dev/hda2
     ... 将所有 EXT2 FS 转化成 EXT3
     # shutdown -r now

现在就可使用 EXT3 日志文件系统了。在 fstab 的“type”中使用 ex3、ext2 的是为了保险起见，如果内核不支持非 root 分区采用 EXT3 还可退回到 EXT2。

如果你已安装了 2.4 版内核并且不想再次重装，执行上述步骤中 apt-get 命令之前的步骤就行了。接着：

     # mkinitrd -o /boot/initrd.img-2.4.17-686-smp /lib/modules/2.4.17-686-smp
     # lilo
     # tune2fs -j -i 0 /dev/hda1
     # tune2fs -j -i 0 /dev/hda2
     ... 将所有 EXT2 FS 转化成 EXT3
     # shutdown -r now

现在 EXT3 日志文件系统已生效。

如果没有设置 /etc/mkinitrd/modules 就 mkinitrd 运行，最好在系统启动时加载一些模块：

     ... 当 initrd 提示获取 shell 时(5秒钟)，输入 RETURN
     # insmod jbd
     # insmod ext3 # modprobe ext3 会负责一切
     # insmod ext2
     # ^D
     ... 继续启动

在系统启动屏幕(dmesg)中，会出现“cramfs: wrong magic”，别担心这没有什么害处。在 Sarge(2002/10)中已解决了这个问题。参阅 http://bugs.debian.org/135537 和 EXT3 File System mini-HOWTO，或者是 /usr/share/doc/HOWTO/en-txt/mini/extra/ext3-mini-HOWTO.gz 获得有关详情。

激活 EXT3 功能会造成某些系统发生严重内核死锁的情况，不过我没遇到过这种问题(我的内核是2.4.17)。

7.2.5 2.4 版内核对 Realtek RTL-8139 的支持

不知何故，RTL-8139 支持模块已不再叫 rtl8139，现在它叫 8139too。从 2.2 版内核升级到 2.4 版时，请记得在 /etc/modules 中做相应修改。

7.2.6 并行端口支持

对于 kernel-image-2.4.*，并行端口支持已被模块化，要激活可执行：

     # modprobe lp
     # echo lp >> /etc/modules

参阅 Linux 内核源码目录中的 Documentation/parport.txt。

7.3 通过 proc 文件系统调整内核

Linux 内核行为可以在运行状态下通过 proc 文件系统进行调节。

有关在 /proc 文件系统下修改内核参数的基础知识，可参阅 Linux 源码包中的 Documentation/sysctl/* 文件。

调整内核参数的例子，可参考 /etc/init.d/networking 和无法访问某些站点的怪问题, 第 3.8.5 节。

参阅 sysctl.conf(5) 了解如何使用 /proc 文件系统和脚本 /etc/init.d/procps.sh 来设置内核开机时的配置。此脚本由 /etc/rcS.d/S30procps.sh 执行。

7.3.1 打开了太多文件

Linux 内核有时会报告“Too many open files”，起因是 file-max 默认值(8096)太小。要解决这个问题，可以 root 身份执行下列命令：(或将它们加入/etc/rcS.d/*下的 init 脚本。)

     # echo "65536"  > /proc/sys/fs/file-max  # 适用于 2.2 和 2.4 版内核
     # echo "131072" > /proc/sys/fs/inode-max # 仅适用于 2.2 版内核

或将下列内容放入 /etc/sysctl.conf，做永久性的更改：

     file-max=65536   # 适用于 2.2 和 2.4 版内核
     inode-max=131072 # 仅适用于 2.2 版内核

7.3.2 磁盘缓存清除时间(Disk flush intervals)

可通过 proc 文件系统来修改磁盘缓存清除时间。下面的操作将默认的 5 秒时间间隔缩短到 1 秒。

     # echo "40 0 0 0 100 30000 60 0 0"  > /proc/sys/vm/bdflush

这可能对文件 I/O 性能产生一点儿负面影响。但它能保证文件内容是最近 1 秒的，比默认的 5 秒更短。对日志文件系统来说更是如此。

7.3.3 迟缓的小内存旧机器

对某些小内存的旧机器来说，在 proc 文件系统中打开内存的 over-commit 功能会很有效果：

     # echo 1 > /proc/sys/vm/overcommit_memory

7.4 2.6 版内核和 udev

udev 是取代 /dev/ 的动态设置的系统。我们可以选择很短的设备名字。而 2.4 版内核使用的 devfs 已经被淘汰。

安装 Debian 新版的 kernel-image-2.6.NN 和 udev 就能启用这个功能。