Linux服務(wù)器內(nèi)核編譯基礎(chǔ)
mynix編譯自www.linux.org之Linux HowTo之Kernel HowTo
在網(wǎng)絡(luò)中，不少服務(wù)器采用的是Linux系統(tǒng)。為了進(jìn)一步提高服務(wù)器的性能，可能需要根據(jù)特定的硬件及需求重新編譯Linux內(nèi)核。編譯Linux內(nèi)核，需要根據(jù)規(guī)定的步驟進(jìn)行，編譯內(nèi)核過程中涉及到幾個重要的文件。比如對于RedHat Linux，在/boot目錄下有一些與Linux內(nèi)核有關(guān)的文件，進(jìn)入/boot執(zhí)行：ls –l。編譯過RedHat Linux內(nèi)核的人對其中的System.map 、vmlinuz、initrd-2.4.7-10.img印象可能比較深刻，因為編譯內(nèi)核過程中涉及到這些文件的建立等操作。那么這幾個文件是怎么產(chǎn)生的？又有什么作用呢？本文對此做些介紹。
一、vmlinuz
vmlinuz是可引導(dǎo)的、壓縮的內(nèi)核。“vm”代表“Virtual Memory”。Linux 支持虛擬內(nèi)存，不像老的操作系統(tǒng)比如DOS有640KB內(nèi)存的限制。Linux能夠使用硬盤空間作為虛擬內(nèi)存，因此得名“vm”。vmlinuz是可執(zhí)行的Linux內(nèi)核，它位于/boot/vmlinuz，它一般是一個軟鏈接。
vmlinuz的建立有兩種方式。一是編譯內(nèi)核時通過“make zImage”創(chuàng)建，然后通過：
“cp /usr/src/linux-2.4/arch/i386/linux/boot/zImage /boot/vmlinuz”產(chǎn)生。zImage適用于小內(nèi)核的情況，它的存在是為了向后的兼容性。二是內(nèi)核編譯時通過命令make bzImage創(chuàng)建，然后通過：“cp /usr/src/linux-2.4/arch/i386/linux/boot/bzImage /boot/vmlinuz”產(chǎn)生。bzImage是壓縮的內(nèi)核映像，需要注意，bzImage不是用bzip2壓縮的，bzImage中的bz容易引起誤解，bz表示“big zImage”。 bzImage中的b是“big”意思。
zImage（vmlinuz）和bzImage（vmlinuz）都是用gzip壓縮的。它們不僅是一個壓縮文件，而且在這兩個文件的開頭部分內(nèi)嵌有g(shù)zip解壓縮代碼。所以你不能用gunzip 或 gzip –dc解包vmlinuz。
內(nèi)核文件中包含一個微型的gzip用于解壓縮內(nèi)核并引導(dǎo)它。兩者的不同之處在于，老的zImage解壓縮內(nèi)核到低端內(nèi)存（第一個640K），bzImage解壓縮內(nèi)核到高端內(nèi)存（1M以上）。如果內(nèi)核比較小，那么可以采用zImage 或bzImage之一，兩種方式引導(dǎo)的系統(tǒng)運行時是相同的。大的內(nèi)核采用bzImage，不能采用zImage。
vmlinux是未壓縮的內(nèi)核，vmlinuz是vmlinux的壓縮文件。
二、 initrd-x.x.x.img
initrd是“initial ramdisk”的簡寫。initrd一般被用來臨時的引導(dǎo)硬件到實際內(nèi)核vmlinuz能夠接管并繼續(xù)引導(dǎo)的狀態(tài)。比如，使用的是scsi硬盤，而內(nèi)核vmlinuz中并沒有這個scsi硬件的驅(qū)動，那么在裝入scsi模塊之前，內(nèi)核不能加載根文件系統(tǒng)，但scsi模塊存儲在根文件系統(tǒng)的/lib/modules下。為了解決這個問題，可以引導(dǎo)一個能夠讀實際內(nèi)核的initrd內(nèi)核并用initrd修正scsi引導(dǎo)問題。initrd-2.4.7-10.img是用gzip壓縮的文件，下面來看一看這個文件的內(nèi)容。
initrd實現(xiàn)加載一些模塊和安裝文件系統(tǒng)等。
initrd映象文件是使用mkinitrd創(chuàng)建的。mkinitrd實用程序能夠創(chuàng)建initrd映象文件。這個命令是RedHat專有的。其它Linux發(fā)行版或許有相應(yīng)的命令。這是個很方便的實用程序。具體情況請看幫助：man mkinitrd
下面的命令創(chuàng)建initrd映象文件：
三、 System.map
System.map是一個特定內(nèi)核的內(nèi)核符號表。它是你當(dāng)前運行的內(nèi)核的System.map的鏈接。
內(nèi)核符號表是怎么創(chuàng)建的呢? System.map是由“nm vmlinux”產(chǎn)生并且不相關(guān)的符號被濾出。對于本文中的例子，編譯內(nèi)核時，System.map創(chuàng)建在/usr/src/linux-2.4/System.map。像下面這樣：
nm /boot/vmlinux-2.4.7-10 > System.map
下面幾行來自/usr/src/linux-2.4/Makefile：
nm vmlinux | grep -v '(compiled)|(.o$$)|( [aUw] )|(..ng$$)|(LASH[RL]DI)' | sort > System.map
然后復(fù)制到/boot:
cp /usr/src/linux/System.map /boot/System.map-2.4.7-10
在進(jìn)行程序設(shè)計時，會命名一些變量名或函數(shù)名之類的符號。Linux內(nèi)核是一個很復(fù)雜的代碼塊，有許許多多的全局符號。
Linux內(nèi)核不使用符號名，而是通過變量或函數(shù)的地址來識別變量或函數(shù)名。比如不是使用size_t BytesRead這樣的符號，而是像c0343f20這樣引用這個變量。
對于使用計算機(jī)的人來說，更喜歡使用那些像size_t BytesRead這樣的名字，而不喜歡像c0343f20這樣的名字。內(nèi)核主要是用c寫的，所以編譯器/連接器允許我們編碼時使用符號名，當(dāng)內(nèi)核運行時使用地址。
然而，在有的情況下，我們需要知道符號的地址，或者需要知道地址對應(yīng)的符號。這由符號表來完成，符號表是所有符號連同它們的地址的列表。Linux 符號表使用到2個文件：
/proc/ksyms
System.map
/proc/ksyms是一個“proc file”，在內(nèi)核引導(dǎo)時創(chuàng)建。實際上，它并不真正的是一個文件，它只不過是內(nèi)核數(shù)據(jù)的表示，卻給人們是一個磁盤文件的假象，這從它的文件大小是0可以看出來。然而，System.map是存在于你的文件系統(tǒng)上的實際文件。當(dāng)你編譯一個新內(nèi)核時，各個符號名的地址要發(fā)生變化，你的老的System.map具有的是錯誤的符號信息。每次內(nèi)核編譯時產(chǎn)生一個新的System.map，你應(yīng)當(dāng)用新的System.map來取代老的System.map。
雖然內(nèi)核本身并不真正使用System.map，但其它程序比如klogd， lsof和ps等軟件需要一個正確的System.map。如果你使用錯誤的或沒有System.map，klogd的輸出將是不可靠的，這對于排除程序故障會帶來困難。沒有System.map，你可能會面臨一些令人煩惱的提示信息。
另外少數(shù)驅(qū)動需要System.map來解析符號，沒有為你當(dāng)前運行的特定內(nèi)核創(chuàng)建的System.map它們就不能正常工作。
Linux的內(nèi)核日志守護(hù)進(jìn)程klogd為了執(zhí)行名稱-地址解析，klogd需要使用System.map。System.map應(yīng)當(dāng)放在使用它的軟件能夠找到它的地方。執(zhí)行：man klogd可知，如果沒有將System.map作為一個變量的位置給klogd，那么它將按照下面的順序，在三個地方查找System.map：
/boot/System.map
/System.map
/usr/src/linux/System.map
System.map也有版本信息，klogd能夠智能地查找正確的映象（map）文件。
