在 Linux 中编译内核代码答案

【问题标题】：Compiling Kernel code in Linux在 Linux 中编译内核代码
【发布时间】：2011-07-01 03:18:03
【问题描述】：

好的，我正在阅读有关 Linux 内核开发的信息，并且有一些代码 sn-ps 使用内核的数据结构和其他东西。假设我想对它们进行实验，例如有一个非常简单的sn-p：

#include <../../linux-2.6.37.1/include/linux/sched.h>
struct task_struct *task;
for_each_process(task) {
    printk("%s[%d]\n", task->comm, task->pid);
}

看起来很简单，嗯？现在，我不可能建造这个东西。我正在使用 NetBeans。 sched.h 是正确的文件，好像可以 CTRL+单击它，一个被带到正确的文件。

我是否需要以某种方式包含我的示例文件并从 Makefile 构建整个内核？我只是希望看到它可以构建并且可能会起作用。如果我需要构建整个内核，我将如何实际测试我的东西？

我一定是在做一些非常愚蠢的事情，因为我对内核开发非常陌生。我有点迷茫。

谢谢大家！

【问题讨论】：

标签： c linux build linux-kernel

【解决方案1】：

你不需要编译整个内核，但你至少要创建一个内核模块，这样编译起来要容易得多。你应该看看一个教程，比如this，甚至是一本完整的书，比如this。

请记住，并非所有内核代码都可以移动到模块中——只有那些使用内核的公共（导出）接口的代码。内核核心部分（例如 VM 或调度程序）固有的代码可能无法从内核的其余部分访问。

另外请记住，不建议在您的开发机器上尝试内核代码 - 轻微的错误很容易导致整个系统崩溃。您应该考虑在单独的虚拟机中尝试您的内核代码，例如在VirtualBox。

一个让事情变得更难的细节：一般来说，您只能在内核中插入一个为其构建的模块。 当且仅当内核相同时，在主机系统上编译的模块可以在测试 VM 上使用，即来自同一发行版的相同内核包版本。考虑到您将要升级主机发行版，我认为在测试系统上构建模块更简单。

由于您需要full development suite for C，您可能应该安装一个流行的 Linux 发行版。它应该更稳定，您可以访问其用户社区。如果你想减小它的大小，你可以只安装基本系统而不需要 X 服务器或图形应用程序。

顺便说一句，Netbeans 旨在开发用户空间应用程序。您可能可以将其用于内核代码，但它永远不会像用户空间编程那样适合。事实上，没有 IDE 是真正适合的。内核代码不能从用户空间运行（更不用说使用单独的 VM），这会破坏 IDE 自动执行的正常编辑->编译->运行->调试工作流程循环。

大多数内核开发人员只使用带有 C 语法高亮功能的增强型编辑器，例如 Vim 或 Emacs。 Emacs 实际上是一个 IDE（还有更多），但是，正如我上面提到的，您不能轻松地使用基于 IDE 的工作流程进行内核代码开发。

【讨论】：

感谢您的详细回答。对通过 VirtualBox 进行内核实验有用的小型 linux 发行版有什么建议吗？我的意思是，在功能齐全的 Ubuntu 上进行测试毫无意义，是吗？并且您对更合适的 IDE 有什么想法吗？
由于您需要开发工具（gcc、make 等），大多数“小型”发行版并不适合。我只会安装一个流行的 linux 发行版，例如 Ubuntu，但没有 X 服务器或图形应用程序。这样可以缩小规模，同时仍然允许您访问主要发行版的社区。span>
就 IDE 而言，我认识的大多数内核开发人员（包括我自己）只使用带有 C 语法突出显示的增强型文本编辑器，例如维姆。其他人更喜欢更高级的东西，例如 Emacs。但是由于您无法从用户空间运行内核代码，因此无法使用 IDE 的正常工作流程。
难道我不能在我的主机系统上编译内核模块，然后在 VirtualBox 中的一些轻量级 Linux 发行版上运行它吗？谢谢。
thkala，你解释得非常好！谢谢

【解决方案2】：

如果您不想构建整个内核，您可以构建一个可加载的内核模块 - 例如。见http://www.linux-tutorial.info/modules.php?name=Howto&pagename=Module-HOWTO。

【讨论】：

【解决方案3】：

您编写、编译和作为用户程序运行的所有代码都在用户模式下运行......以及，用户程序。内核在内核模式下运行。两种模式是分开的，不能直接看到对方。它们通过定义的接口进行通信。这些接口是 C 系统调用（与 C 库调用相反）。

为了能够访问 task_struct 结构，您的代码必须在内核模式下运行。最好的选择是编写一个内核模块，并将其加载到内核中。

【讨论】：

【解决方案4】：

很少的内核代码可以以任何形式在内核之外运行。大多数内核代码与内核代码的其他部分非常“相互交织”（使用我多年前从同事那里学到的一个短语来描述过度耦合）。函数“知道”许多结构的结构定义，而不是它们正在处理的结构。典型的软件工程人员讨厌这样的代码：

    if (unlikely(inode_init_always(sb, inode))) {
            if (inode->i_sb->s_op->destroy_inode)
                    inode->i_sb->s_op->destroy_inode(inode);
            else
                    kmem_cache_free(inode_cachep, inode);
            return NULL;
    }

这个例程必须知道如何通过三个结构来销毁inode和链另一端的函数指针的调用约定。内核社区非常了解所有这些功能，并且非常乐意在进行更改时修改整个内核结构中的成员名称，但是这种紧密耦合使得在用户空间中单独运行内核部分非常困难。（相信我，有时我希望我可以在 my 一小部分内核代码上编写测试，这些代码将在用户空间中运行。）

如果您想尝试一下，现在使用 qemu+kvm 或 virtualbox 或 uml 启动并运行虚拟系统并尝试对内核进行修改并不难。在实时运行的系统上“玩”结构是相当困难的，但它比尝试在用户空间中编译部分内核更可行。

祝你好运。 :)

【讨论】：

【解决方案5】：

您可能喜欢使用 systemtap 作为内核模块代码的一小部分的包装器：

# stap -g -e 'probe begin { your_function() exit() }
%{
#include <linux/whatever.h>
%}
function your_function() %{
   ... insert safe c code here ...
%}'

它也可以自动交叉编译（如果你使用stap --remote=VIRTMACHINE ...）。

【讨论】：