为Deepin Linux编译内核

2018-11-06

字数统计: 5k字 | 阅读时长≈ 19分

Deepin Linux是Linux中的新锐力量，独创的桌面环境、应用生态与设计时的种种匠心，使得它拥有非常酷炫的体验，成为越来越多电脑爱好者的首选。

不过，基于Linux的操作系统，并不像Windows一样能完美解决驱动问题。在Windows中，只需找到对应的官方驱动安装即可；但是Linux却是将设备驱动程序都集成在内核中，以及作为内核模块加载，这一切都是在编译内核时就已一锤定音。如此机制，使得Deepin发行版的一套编译好的内核并不能完美适用于所有设备。

笔者就在Linux的驱动上吃了苦头。面前这台备用笔记本是ThinkPad X200，X系列的老旗舰，在运行Deepin的时候，显卡驱动就出现了问题，表现为每次关盖后重新打开，或者是待机后重新唤醒，移动鼠标就会在鼠标指针下方区域出现画面撕裂、闪屏的情况，即便使用“深度显卡驱动管理工具”更换驱动也是如此。后来我就决定，自己为X200量身编译一个内核。

获取内核源码

在Linux内核官网（https://www.kernel.org/ ）上，就可以下载到若干个版本的内核源码。从官网可知，内核源码有若干个版本，分别包括主线版（mainline）、稳定版（stable）、长期支持版（longterm）。这几个版本的区别如下：

主线版是Linux开发者活跃的地方，最新的内核功能主要在这里诞生；
稳定版是可供用户直接使用的版本；
而长期支持版则主要是给设备制造商、发行版开发者使用的版本，相对更稳定，且能长期得到技术支持。

对于PC上的Linux，一般选择稳定版，和版本大于等于4.x的长期支持版。我选择的是4.19.1的稳定版，它出现在最醒目的位置。

内核源码使用tar.xz格式压缩。我将内核源码包放置在~/kernel目录下，然后使用以下命令解压缩：

1	`tar -Jxvf linux-4.19.1.tar.xz`

安装依赖

内核的编译需要用到若干个软件。在Deepin中，使用apt可一次性安装好：

# 编译工具
sudo apt install gcc make
# 语法解析器生成工具
sudo apt install bison flex
# OpenSSL库
sudo apt install libssl-dev
# ncurses库
sudo apt install libncurses-dev

配置内核准备

加载默认的配置文件

配置内核的第一步，就是先加载默认的配置文件以供修改。在内核解压目录linux-4.19中，运行：

1	`make defconfig`

默认的配置文件就会被写入内核配置文件.config中。这里的.config位于内核源码根目录，内核编译过程用到的就是它。

执行结果如下：

anclark@anclark-PC:~/kernel/linux-4.19$ make defconfig
  HOSTCC  scripts/kconfig/conf.o
  YACC    scripts/kconfig/zconf.tab.c
  LEX     scripts/kconfig/zconf.lex.c
  HOSTCC  scripts/kconfig/zconf.tab.o
  HOSTLD  scripts/kconfig/conf
*** Default configuration is based on 'x86_64_defconfig'
#
# configuration written to .config
#

打开menuconfig

接下来的工作就是配置内核了。Linux为我们提供了menuconfig这个配置工具，它基于ncurses与wxDialog开发，可以在其中以图形化菜单的方式配置各种内核选项。

运行以下命令，即可自动编译并启动menuconfig：

1	`make menuconfig`

稍等片刻，终端中就会出现如下画面：

menuconfig的操作方法简单直观，在界面上部就已经列出了，改变选项值除了按“Y/N/M”三个键之外，还可用空格。可以键入问号（即Shift+问号键）来查看帮助，键入斜杠（/）来检索设置项。

值得注意的是，一些组件在编译时可以选择将其编译到内核中（显示为[*]和<*>）或是编译为模块（显示为[M]和<M>）。编译到内核中就成为了内核的一部分；而编译成为模块则会被安装到指定的目录中，使用modprobe等工具加载。

配置内核

启用设备支持

要想让内核比较完美地支持目标设备，还需对内核进行一番设置。Linux官方虽然提供了针对PC的通用配置文件，但该配置文件仅仅是一个开始，要面向各种各样复杂的具体平台，内核的发布者不可能兼顾所有的设备。因此，仅仅使用默认的配置文件是不够的。

启用无线网络支持

考虑到不同的设备使用不同的无线网卡，默认配置文件并没有启用无线网卡的设备驱动。为此还需手动开启。

首先使用lspci命令，列出所有安装在PCI总线上的设备，查看网卡型号：

anclark@anclark-PC:~/kernel/linux-4.19$ lspci
00:00.0 Host bridge: Intel Corporation Mobile 4 Series Chipset Memory Controller Hub (rev 07)
00:02.0 VGA compatible controller: Intel Corporation Mobile 4 Series Chipset Integrated Graphics Controller (rev 07)
00:02.1 Display controller: Intel Corporation Mobile 4 Series Chipset Integrated Graphics Controller (rev 07)
00:03.0 Communication controller: Intel Corporation Mobile 4 Series Chipset MEI Controller (rev 07)
00:03.3 Serial controller: Intel Corporation Mobile 4 Series Chipset AMT SOL Redirection (rev 07)
00:19.0 Ethernet controller: Intel Corporation 82567LM Gigabit Network Connection (rev 03)
00:1a.0 USB controller: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) USB UHCI Controller #4 (rev 03)
00:1a.1 USB controller: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) USB UHCI Controller #5 (rev 03)
00:1a.2 USB controller: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) USB UHCI Controller #6 (rev 03)
00:1a.7 USB controller: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) USB2 EHCI Controller #2 (rev 03)
00:1b.0 Audio device: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) HD Audio Controller (rev 03)
00:1c.0 PCI bridge: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) PCI Express Port 1 (rev 03)
00:1c.1 PCI bridge: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) PCI Express Port 2 (rev 03)
00:1c.2 PCI bridge: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) PCI Express Port 3 (rev 03)
00:1c.3 PCI bridge: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) PCI Express Port 4 (rev 03)
00:1d.0 USB controller: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) USB UHCI Controller #1 (rev 03)
00:1d.1 USB controller: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) USB UHCI Controller #2 (rev 03)
00:1d.2 USB controller: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) USB UHCI Controller #3 (rev 03)
00:1d.7 USB controller: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) USB2 EHCI Controller #1 (rev 03)
00:1e.0 PCI bridge: Intel Corporation 82801 Mobile PCI Bridge (rev 93)
00:1f.0 ISA bridge: Intel Corporation ICH9M-E LPC Interface Controller (rev 03)
00:1f.2 SATA controller: Intel Corporation 82801IBM/IEM (ICH9M/ICH9M-E) 4 port SATA Controller [AHCI mode] (rev 03)
00:1f.3 SMBus: Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) SMBus Controller (rev 03)
03:00.0 Network controller: Intel Corporation PRO/Wireless 5100 AGN [Shiloh] Network Connection
04:00.0 Memory controller: Intel Corporation Turbo Memory Controller (rev 11)

在列出的设备中，无线网卡对应的是03:00.0 Network controller: Intel Corporation PRO/Wireless 5100 AGN [Shiloh] Network Connection，从中不难得知，我X200无线网卡的型号是Intel 5100AGN。

然后在menuconfig中，依次进入以下选项：

Device Drivers
- Network device support
  - Wireless LAN

其中提供了很多设备的驱动选项。先找到自己无线网卡的品牌，然后找到无线网卡型号所对应的项目，按空格键选择“M”编译为模块。当然，如果确定驱动程序没有问题，也可以选择“*”编译为内核的一部分，不过这样就不能使用modprobe工具手工装载卸载以便调试了。

以笔者的Intel 5100AGN为例。首先找到Intel所对应的项目，如下图所示。特别的是，笔者的5100AGN对应的驱动项目是iwlwifi，即列表中的Intel Wireless WiFi Next Gen AGN - Wireless-N/Advanced-N/Ultimate-N (iwlwifi) 。这一点从该项的帮助信息中可以知悉——遇到无法确认的项目，不妨查看它的帮助信息，以了解它支持什么型号。

下图是无线网卡驱动列表中的Intel相关选项，高亮的那一项，也就是iwlwifi，是笔者无线网卡需要用到的：

在界面中直接输入问号（Shift+/），可以查看它的说明，这里包含了它所对应的网卡型号。看来英特尔把相对来说新推出的网卡型号都整合成一个驱动了。

“iwlwifi”项目所对应的网卡型号。看来英特尔把这些新推出的网卡型号都整合成一个驱动了。

同时，英特尔无线网卡的工作还需要固件（firmware）的支持，因此下面的两项关于固件的项目也选择上。

注意事项

在笔者的X200上，如果此处英特尔无线网卡的驱动型号同时选择多个，会有不能加载固件的情况出现，不能加载固件就意味着不能启动无线网卡。即便将固件下载站中正确的固件放置到指定位置（/lib/firmware/），也无法启动网卡。因此，只能选择iwlwifi。

笔者的5100AGN无线网卡不支持把驱动编译到内核中（上述选项选择“*”就是将指定的驱动编译为内核的一部分），而只能编译为模块。否则，同样会出现找不到固件的问题。

启用蓝牙支持

kernel.org上的内核源码，面向的是千千万万台配置不同的设备，所以除了WLAN，蓝牙也并没有默认启用，还需手动启用。具体可参见我写的另一篇教程：**为Deepin Linux启用蓝牙支持**。

启用声卡支持

同样默认地，默认配置文件并未启用声卡支持，因此用编译出来的内核启动系统，是没有声音的。Linux内核使用ALSA作为音频框架，声卡驱动作为编解码器（codec）被加载，需要我们手动把声卡的codec选项打开，才可在Deepin中听到声音。

在menuconfig中，依次进入以下选项：

Device Drivers
- Sound card support
  - Advanced Linux Sound Architecture

其中又包括若干个关于声卡驱动的子菜单，包括Generic sound devices（标准音频设备）、PCI sound devices（PCI音频设备）、HD-Audio、USB sound devices（USB音频设备）和PCMCIA sound devices。现在新的笔记本和台式机声卡基本上都使用HD Audio控制器，包括笔者的X200，因此选择HD-Audio。

特别的是，在Linux中，HD Audio音频的实现由芯片组厂商（如Intel、AMD、NVIDIA）负责，因此使用lspci是看不到声卡品牌和型号的。不过不用担心，在HD-Audio这一列表中，一个品牌的所有HDA声卡都遵循同一套API标准，所以可以以一个选项覆盖所有型号。而就品牌而言，现在的笔记本多使用Realtek（瑞昱）和Conexant（科胜讯，已被Synaptics收购）的声卡，所以选择它们对应的两项即可。另外，如果笔记本附带HDMI或DisplayPort接口，则还要选上Build HDMI/DisplayPort HD-audio codec support，以从这两种视频输出接口中输出音频信号。

至于编译模式，最好将它们编译成内核的一部分，因为相较于无线网卡，声卡的折腾要容易不少，电脑声卡出问题的概率会低得多。

启用用户态文件系统支持

包括Deepin在内的发行版，为了方便用户使用，以及照顾双系统用户的需求，都支持Windows和Mac的文件系统，如NTFS、exFAT、HFS+。通常对于这些文件系统的支持，多基于FUSE（Filesystem In UserSpacE，用户态文件系统），配合访问这些文件系统的驱动层，如ntfs-3g。

值得注意的是，默认情况下，用户态文件系统并没有在默认配置文件中启用，必须要手动打开该功能才行。打开的方法很简单，该选项位于menuconfig主页面的“File systems”中，项目名为FUSE (Filesystem in Userspace) support，如下图所示：

务必把它编译成内核的一部分，而不是模块，以实现Linux对FUSE的无缝支持，这对系统体验的提升是不可或缺的。

保存内核配置

内核配置默认保存在内核源码根目录的.config文件中，内核编译过程会使用它，因此menuconfig默认也会将修改好的配置文件保存在那里。按左右方向键，在底部的按钮中选择“Save”，选择内核配置文件的保存位置（默认为.config），回车。若要退出，选择“Exit”即可。

笔者建议将好不容易编辑好的内核配置导出，以便下次使用。直接把内核源码根目录的.config复制到别处。下次若要使用，直接将导出的配置文件覆盖内核源码根目录的.config文件即可。

编译内核

配置工作完成后，我们就可以着手开始编译内核了，同时编译完成后的内核与模块可以直接安装到系统中，下次启动就可以直接使用我们新的内核。

开始编译

首先确保内核已经配置好——源码根目录有.config文件，然后运行以下命令，开始编译：

make

如果想提高一下编译效率，可以加上-j参数，多开编译进程：

1	`make -j8`

稍等一段时间，等待编译完成。完成时，make会输出以下信息：

1	`Kernel: arch/x86/bzImage is ready (#2)`

安装内核模块

内核编译好之后，可以直接运行make install进行安装。但是经我实测，直接安装容易出错，出错的地方主要位于在内核模块的安装上。因此，最好先安装内核模块。

安装内核模块，只需要一个命令：

1	`sudo make modules_install`

运行该命令会调用depmod工具——配置内核模块的工具。不同版本内核的模块必须分别存放在内核对应的目录中，depmod工具可以自动创建新的内核所对应的模块目录，然后将模块安装到其中。

安装内核

安装内核到系统中，只需要一个命令：

1	`sudo make install`

该命令会自动调用内核源码中的安装工具，将内核复制到系统中，在Grub菜单项中加入新内核所对应的启动选项，并备份旧版本内核。安装成功后，下次启动就会自动使用我们编译好的新内核了，同时还可以在启动菜单的“高级启动选项（Advanced boot options）”中选择旧版本的内核启动。

安装头文件

如果你需要做Linux相关的开发，也可以将内核头文件安装到系统中。只需使用一个命令：

1	`sudo make headers_install`

编译清理

编译后，如果对内核源码进行了一些修改，或是同一个内核源码用来给多个设备进行编译，一般都需要进行一番清理。

清理的命令有两个：

1 2	`make clean make distclean`

它们的区别在于，make clean只会清理编译输出的文件，如*.o（目标代码）、*.cmd（编译命令记录）等，而保留当前内核的配置文件，便于重新编译；而make distclean的清理则比较彻底，会将内核配置文件、内核配置程序的可执行文件等（如menuconfig的可执行文件）一并清除。

注意事项：
在Deepin中，由于我们在安装内核的过程中使用了sudo，这会使得内核源码目录中的一些文件只有使用Root权限才能被修改。因此清理和编译的命令也需要sudo，否则会因权限不足而中止。

测试新的内核

内核安装完成后，重启电脑就会默认使用新内核启动。为了保证内核无故障运行，我需要对内核进行一番测试。以下是我在我的X200上进行测试的过程。但在实际操作中，由于无前人的经验，我只能摸着石头过河，发现一个问题，解决一个问题。以下是我对整个测试过程的总结。

显示：检查关盖花屏问题是否解决

很简单，关闭盖子重新打开，移动鼠标，以及休眠后唤醒，移动鼠标。可以发现，花屏问题完美解决，原先闪屏撕裂的状况不再出现，终于可以愉快地吃上Deepin了。

无线网卡：检查连接性

老款的ThinkPad有一个很贴心的设计——灯条，这是我当时选择它的原因。灯条上电源、硬盘、网卡、蓝牙工作的状态一应俱全，方便而直观，贴心程度至今难以被后来者超越。尤其是无线网卡，会在启动后亮起，并在有网络流量时闪烁。

无线网卡未加载时，Deepin系统的状态栏中并不会出现无线网络的图标，同时X200的无线网卡灯不会亮起。这使我非常纳闷，毕竟测试的时候我曾经尝试同时启用过多个型号的驱动。

后来我尝试分析内核日志，使用dmesg | grep iwl获取Intel无线网卡相关的日志信息，结果发现了下面的错误提示：

Direct firmware load for iwlwifi-5000-5.ucode failed with error -2
Direct firmware load for iwlwifi-5000-4.ucode failed with error -2
Direct firmware load for iwlwifi-5000-3.ucode failed with error -2
Direct firmware load for iwlwifi-5000-2.ucode failed with error -2
Direct firmware load for iwlwifi-5000-1.ucode failed with error -2
No suitable firmware found!

后来，我尝试在Intel固件发布页面中下载了与我无线网卡对应的上述固件文件，放置于/lib/firmware中，结果重启后还是会提示上述的错误。

于是，我回到menuconfig中，得知对应我设备的Intel驱动选项其实是iwlwifi，而不是列表中其他的那些型号。果然，取消勾选其他型号，只保留iwlwifi，重新编译并安装内核，问题解决，久违的无线网卡指示灯终于欢快地亮起了。

测试声卡

测试声卡的过程相对要顺利一些，也更简单。起初电脑放不出声音，在Deepin设置中的“声音”→“高级设置”中设备列表是空的。然后在内核中打开声卡驱动相关的选项，重新编译之后，声音播放就正常了。

Chrome打开网易云音乐，随便放首歌，是最直观的测试方法。

测试文件系统

笔者将X200原装的硬盘拆下来改为移动硬盘，并给笔记本换上固态，把原装硬盘格式化为exFAT。在启用FUSE之前，插上原装硬盘，Deepin虽然能识别出来，却无法挂载，显示为空。后来启用FUSE后，果然能正常识别并自动挂载了，任务栏上也出现了安全弹出的图标。

测试USB

笔者的另一台新的惠普笔记本，在Ubuntu 16.04上曾使用4.18版本的stable内核源码，结果USB无法使用。有鉴于此，我在X200上还需对USB功能单独测试。使用lsusb命令检查USB设备连接，果然有输出；然后插入鼠标、键盘、移动硬盘等USB设备，果然正常识别出来了。由此说明，4.19内核在X200上的USB功能不存在问题。

总结

和Windows不同，玩Linux的意义在于折腾。驱动问题上，Windows的解决是最为到位和全面的，只需下载驱动安装文件安装即可，并且厂商也会优先支持Windows；而Linux上必须好好折腾一番，就像我这样不停地编辑配置编译内核，才能用上顺手好用的系统。Linux虽说麻烦一些，可是折腾之后设备跑起来的成就感，却是难以比拟的。

与此同时，笔者也意识到，很多问题的解决，还是要靠自己。对于Deepin官方内核在X200上显示的Bug，笔者曾在Deepin论坛和反馈平台中反馈，但几乎没人有有效的回复，终究还是靠我自己解决。而且我稍微检索了一下百度，结果没找到任何前人的经验，找到的只是问题最基本的排查方法而已。要是等着别人为我想办法，那难度可堪比登天了。自己动手，丰衣足食，正是硬道理！

本文作者： 爱拼安小匠
本文链接： https://anclark.github.io/2018/11/06/Struggle_with_Linux/为Deepin-Linux编译内核/
版权声明： 本博客所有文章除特别声明外，均采用 CC BY-NC-ND 3.0（署名-非商用-禁止演绎 3.0）许可协议。转载请注明出处！