Linux内核(升级、编译)

文章目录

内核模块管理核编译
/proc和/sys
- [一、/proc 文件系统（运行时内核信息中心）](#一、/proc 文件系统（运行时内核信息中心）)
- - [1. 系统级核心文件](#1. 系统级核心文件)
  - [2. 进程级信息](#2. 进程级信息)
- [二、/sys 文件系统（硬件与内核配置接口）](#二、/sys 文件系统（硬件与内核配置接口）)
- 关键差异与使用场景总结

内核模块管理核编译

内核组成部分：

核心内核文件（/boot 目录）：该目录存储内核启动必需的核心文件，是系统引导时首先访问的目录

shell 复制代码

#内核镜像文件（压缩后的内核二进制程序），系统启动的核心，直接运行启动内核
/boot/vmlinuz-VERSION-RELEASE

#初始化内存文件系统，启动时临时加载驱动（如磁盘、网卡驱动），帮助内核识别硬件并挂载根文件系统
initramfs-<内核版本>.img/initrd-< 内核版本 >.img

#内核符号表，记录内核函数、变量的内存地址，用于调试和模块加载时的地址解析
System.map-<内核版本>

#当前内核的编译配置文件，记录编译时启用 / 禁用的内核功能（如驱动、文件系统、安全模块等）
config-<内核版本>

内核模块文件（/lib/modules/<内核版本> 目录）

内核模块（驱动、文件系统、网络协议等可动态加载的组件）集中存放于此，支持内核功能的灵活扩展

shell 复制代码

#按功能分类存放模块
kernel / 子目录

#模块依赖关系文件和符号表，modprobe 命令加载模块时会读取这些文件，自动解决依赖
modules.dep / modules.symbols

#指向内核源码的编译目录，用于编译第三方驱动模块时调用内核头文件和配置
build/（软链接）

内核配置与启动配置（/etc 目录）

存放内核启动参数、模块加载规则等配置文件，影响内核运行行为。

shell 复制代码

#GRUB 引导配置文件，可设置内核默认启动参数（如安全模式、内存限制、根文件系统指定等），修改后需执行grub2-mkconfig生效
/etc/default/grub

内核版本

uname

uname是 Linux系统中查询内核版本、系统架构、主机信息的命令

shell 复制代码

运行中的内核：
 uname命令
#选项
-n 显示节点名称
-r 显示VERSION-RELEASE
-a 显示所有信息

内核模块命令

lsmod

显示由核心已经装载的内核模块
显示的内容来自于：/proc/modules文件

列名	含义说明
Module	内核模块名称（如`rtl8723be`、`rtlwifi`），也是模块文件（.ko）的文件名（不含.ko 后缀）。
Size	模块占用的内存大小（单位：字节），反映模块的资源占用（如`rtl8723be`占用 147KB）。
Used by	依赖该模块的 "模块数量 + 依赖模块名"：- 数字：当前有多少个模块依赖它；- 模块名：具体依赖的模块（空格分隔）；- 示例：`rtlwifi`的`Used by`是`1 rtl8723be`，表示有 1 个模块（rtl8723be）依赖它。

shell 复制代码

#查询xfs文件系统是否加载
[root@neihe ~]# lsmod | grep xfs
xfs                  1511424  2
libcrc32c              16384  3 nf_conntrack,nf_nat,xfs

modinfo

管理内核模块
配置文件：/etc/modprobe.conf ，/etc/modprobe.d/*.conf
显示模块的详细描述信息

shell 复制代码

modinfo [-k kernel] [ modulename|filename... ]
#选项
-n：只显示模块文件路径
-p：显示模块参数
-a：作者
-d：描述

#范例
[root@neihe ~]# modinfo xfs
filename:       /lib/modules/4.19.90-52.22.v2207.ky10.x86_64/kernel/fs/xfs/xfs.ko.xz
license:        GPL
description:    SGI XFS with ACLs, security attributes, no debug enabled
author:         Silicon Graphics, Inc.
alias:          fs-xfs
srcversion:     3F65472ADA3C935D1AE148C
depends:        libcrc32c
retpoline:      Y
intree:         Y
name:           xfs
vermagic:       4.19.90-52.22.v2207.ky10.x86_64 SMP mod_unload modversions 
sig_id:         PKCS#7
signer:         Kylin Enterprise Linux kernel signing key
sig_key:        41:E2:CB:F6:A2:D4:D6:8B:AB:25:EC:B6:62:34:A1:B7:E3:B4:36:99
sig_hashalgo:   sha256
signature:      72:81:40:E8:36:BB:7B:2D:14:17:BD:0E:17:71:EA:9F:F0:BE:B7:3C:
		FC:F3:79:3D:57:FD:2D:06:7C:2A:E3:17:F8:4D:9A:09:A8:6F:19:F2:
		6A:48:9D:6B:AD:55:40:65:68:89:EE:13:43:7C:57:58:02:C2:61:F4:
		5A:54:89:5B:99:E7:E4:5E:3B:79:A9:3E:3D:71:61:D7:B3:B3:FB:E0:
		48:2F:C8:5A:BF:F7:36:31:CD:B2:EE:22:CA:87:59:F2:CF:E6:93:1E:
		AA:81:81:8D:A6:3C:F4:E6:BB:D0:2A:DC:94:1E:68:A0:22:F7:7D:D5:
		87:AD:A8:7B:F5:73:F9:67:2B:F9:AA:AA:84:FB:0D:8D:3B:C0:0E:8A:
		E7:5A:5B:43:58:85:14:A5:04:AD:E9:F6:7E:4A:19:CA:EC:01:A6:FD:
		BE:AA:C8:2A:01:D5:1E:26:27:B6:7B:98:2E:3E:E9:3C:83:4A:16:3A:
		F4:40:E9:53:87:AB:1D:F3:A1:1F:3E:A3:2D:CD:70:EE:17:8B:55:46:
		68:EB:B7:43:73:75:89:F2:10:64:2F:61:EA:88:5C:A5:7C:BF:79:86:
		8A:9D:11:F5:87:90:4B:1B:6A:56:2A:84:45:09:9D:F7:76:9E:B9:78:
		43:A2:17:9F:99:A2:F2:01:EC:30:AB:10:AF:39:98:30:A8:1A:CE:7D:
		BC:E5:6F:B8:DB:69:32:D6:F3:7C:32:9D:C4:E9:33:07:D3:54:74:04:
		9C:03:10:C5:2C:49:98:E7:16:10:88:33:AD:CE:9A:8F:EC:C7:8D:C9:
		23:F2:09:23:93:1B:96:0F:42:D2:16:B1:DC:66:A2:36:AD:2F:57:CD:
		20:84:21:6D:E4:73:F1:8D:E1:9A:4E:06:D7:AC:D2:5A:A8:FB:08:41:
		96:AF:0C:B9:42:27:DE:2C:7D:A8:00:71:D7:7E:44:EF:96:10:81:C5:
		8F:B8:48:4A:56:89:65:27:63:5B:E4:1A:F4:B9:51:81:ED:EB:AD:AF:
		7E:19:9B:8C:AF:D6:10:A4:6E:D0:A8:F1:FD:1A:27:0B:01:83:B1:73:
		AD:0D:30:3F:0B:6F:32:17:62:2A:05:DD:15:06:88:B1:F8:C8:56:A7:
		BC:DA:06:99:B3:48:CE:94:BC:DC:CD:2A:65:D2:FC:78:0E:62:ED:65:
		F1:A9:BF:12:3F:27:F5:0A:66:C6:57:11:65:DA:17:FE:BA:89:B5:D1:
		0A:CB:62:C8:67:E5:AE:FE:1E:36:C6:52:48:AD:E4:44:36:D1:F0:8C:
		53:FF:EB:B8:AD:79:C9:FB:E3:F8:54:78:39:30:FD:79:24:B7:25:46:
		CF:8D:B7:7E:C4:0A:E0:AD:F8:D1:BF:57

modprobe

装载或卸载内核模块

shell 复制代码

modprobe [ -C config-file ] [ modulename ] [ module parame-ters... ]
modprobe [ -r ] modulename

#范例
#加载usb_storage模块
modprobe usb_storage
#查看模块
[root@neihe ~]# lsmod |grep usb_storage
usb_storage            73728  0
#删除usb_storage模块
modprobe -r usb_storage

编译安装5.15.196内核

Linux内核源码包：The Linux Kernel Archives

清华镜像站：Index of /kernel/v5.x/

shell 复制代码

#1.安装编译依赖
yum -y install gcc make ncurses-devel flex bison openssl-devel elfutils-libelf-devel bc perl dwarves

#2.下载内核源码包
wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/kernel/v6.x/linux-6.17.9.tar.gz

#3.解压到/usr/local/src
tar xf linux-5.15.196.tar.gz  -C /usr/local/src/

#4.设置软链接
ln -sv  /usr/local/src/linux-5.15.196/ /usr/local/src/linux

#5.进入编译目录
cd /usr/local/src/linux
cp -f /boot/config-`uname -r` ./.config
##修改如下三行
#CONFIG_MODULE_SIG=y  #注释禁用模块签名验证
CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS="" #清空内核信任的签名公钥
# CONFIG_DEBUG_INFO_BTF=y     #linux-5.8.5版本后需要注释此行 注释禁用 BTF 调试信息

#6.进行编译选项的配置，如果弹出图形窗口按ESC即可，上面已经配置编译选项了
make menuconfig 
##读取源码的makefile，生成可执行文件
make -j `nproc` && echo $?
[root@neihe /usr/local/src/linux]# du -sh .
17G	
##安装内核模块
make modules_install  -j `nproc`
[root@neihe ~]# du -sh /lib/modules/5.15.196/
4.4G	/lib/modules/5.15.196/

#7.安装内核
make install

#8.重新启动会自动加载编译的内核
reboot

内核编译说明

配置内核选项

支持"更新"模式进行配置：make help

shell 复制代码

(a) make config：基于命令行以遍历的方式配置内核中可配置的每个选项
(b) make menuconfig：基于curses的文本窗口界面
(c) make gconfig：基于GTK (GNOME）环境窗口界面
(d) make xconfig：基于QT(KDE)环境的窗口界面

支持"全新配置"模式进行配置

shell 复制代码

(a) make defconfig：基于内核为目标平台提供的"默认"配置进行配置
(b) make allyesconfig: 所有选项均回答为"yes"
(c) make allnoconfig: 所有选项均回答为"no"

编译内核

shell 复制代码

#全编译
make [-j xxx]
#编译内核的一部分功能：
    (a)只编译某子目录中的相关代码
       cd /usr/src/linux
       make dir/
    (b)只编译一个特定的模块
       cd /usr/src/linux
	   make dir/file.ko

交叉编译内核

shell 复制代码

#编译的目标平台与当前平台不相同
make ARCH=arch_nam
#要获取特定目标平台的使用帮助
make ARCH=arch_name help

重新编译需要事先清理操作

shell 复制代码

make clean：清理大多数编译生成的文件，但会保留.config文件等
make mrproper: 清理所有编译生成的文件、config及某些备份文件
make distclean：包含 make mrproper,并清理patches以及编辑器备份文件

卸载内核

shell 复制代码

删除/usr/src/linux/目录下不需要的内核源码
删除/lib/modules/目录下不需要的内核库文件
删除/boot目录下启动的内核和内核映像文件
更改grub的配置文件，删除不需要的内核启动列表 grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
CentOS 8 还需要删除 /boot/loader/entries/5b85fc7444b240a992c42ce2a9f65db5-新内核版本.conf

kylin更新内核

为什么更新内核？

内核更新的核心价值

修复安全漏洞：内核是系统核心，漏洞可能被恶意利用，更新会修补已知安全风险。
优化稳定性：解决旧内核的 BUG（如死机、卡顿、硬件兼容异常），提升系统运行可靠性。
增强兼容性：支持新硬件（如显卡、网卡）、新驱动或新软件，避免硬件无法识别或功能受限。
提升性能 / 新增功能：部分更新会优化资源调度（CPU、内存、磁盘 IO），或支持容器、虚拟化等新特性。

更新内核有什么好处？

强化系统安全：修补内核已知漏洞（如权限绕过、远程代码执行），降低被攻击风险，尤其生产环境必备。
提升稳定性：修复旧内核的 BUG（如随机死机、进程卡死、磁盘 IO 异常），减少系统运行故障。
扩展兼容性：支持新硬件（如新款显卡、网卡、存储设备）和新驱动，避免硬件无法识别或功能受限。
优化性能 / 新增功能：部分更新会优化 CPU 调度、内存管理、网络传输效率，或支持容器、虚拟化、新文件系统等特性。

升级内核

shell 复制代码

#1.查看系统内核版本
uname -r
#2.查看系统可更新的内核
yum list kernel --showduplicates
#3.安装最新内核
yum install -y kernel
#4.查看已安装的内核条目
grubby --info=ALL | grep -E "title|index" 
#设置最新内核为默认（假设新内核index为0） 
grubby --set-default-index=0 
#验证默认内核设置 
grubby --default-kernel 
#重启系统
reboot

ubuntu更新内核

shell 复制代码

#1.查看系统内核版本
uname -r
#2.查看系统可更新的内核
apt list linux-image*
#3.安装最新内核
apt install -y  --install-recommends linux-generic-hwe-22.04 
#4.验证安装完整性
dpkg --list | grep linux-image 
#重启系统
reboot

rocky更新内核

shell 复制代码

#1.查看系统内核版本
uname -r
#2.查看系统可更新的内核
yum list kernel --showduplicates
#3.安装最新内核
yum install -y kernel
#4.查看已安装的内核条目
grubby --info=ALL | grep -E "title|index" 
#设置最新内核为默认（假设新内核index为0） 
grubby --set-default-index=0 
#验证默认内核设置 
grubby --default-kernel 
#重启系统
reboot

实现GRUB2安全

shell 复制代码

#1.添加grub密码
grub2-setpassword
#2.清空grub密码
rm -f /boot/grub2/user.cfg

修复GRUB2

引导提示时可以使用命令行界面，可从文件系统引导

主要配置文件：/boot/grub2/grub.cfg
修复配置文件：grub2-mkconfig > /boot/grub2/grub.cfg

shell 复制代码

#修复grub
grub2-install /dev/sda #BIOS环境
grub2-install #UEFI环境

/proc和/sys

文件系统	核心作用	读写特性	核心关注点
`/proc`	运行时内核信息映射（虚拟文件系统）	大部分只读，仅 `/proc/sys` 可写（修改内核运行参数）	进程状态、系统资源（CPU / 内存 / 磁盘）、内核基础信息
`/sys`	硬件驱动与内核参数接口（虚拟文件系统）	部分可写（配置设备 / 内核参数）	设备拓扑、驱动管理、内核可调整参数、电源控制

一、/proc 文件系统（运行时内核信息中心）

1. 系统级核心文件

按功能分类，快速定位关键信息：

功能分类	文件名	核心作用	关键说明
启动参数	`/proc/cmdline`	存储内核启动时的 `bootargs` 参数（如根文件系统路径、控制台设置）	查看系统启动时传递给内核的原始参数
CPU 信息	`/proc/cpuinfo`	详细 CPU 参数（型号、核心数、缓存、架构）	编译内核 / 驱动时确认 CPU 兼容性
内存信息	`/proc/meminfo`	系统内存使用状态（总内存、空闲内存、Swap、缓存等）	排查内存占用、OOM 问题的核心文件
交换分区	`/proc/swaps`	交换空间（Swap）的使用情况（分区路径、大小、已用比例）	确认 Swap 是否启用及使用状态
磁盘 / 分区	`/proc/partitions`	所有磁盘分区的块分配信息（设备名、大小、分区号）	查看系统识别的磁盘分区，与 `fdisk -l` 互补
磁盘统计	`/proc/diskstats`	磁盘 I/O 统计（读写次数、吞吐量、等待时间）	排查磁盘性能瓶颈
设备列表	`/proc/devices`	已加载的设备分类（字符设备 / 块设备，含主次设备号）	确认驱动是否成功注册设备（如自定义 USB 驱动的设备号是否存在）
模块信息	`/proc/modules`	所有加载到内核的模块列表（模块名、大小、依赖、占用进程数）	验证驱动模块（如 `rtl8723be`）是否加载成功，替代 `lsmod`
中断信息	`/proc/interrupts`	各 IRQ 中断的触发次数（按 CPU 核心统计）	排查中断冲突（如硬件设备抢占同一 IRQ）
文件系统	`/proc/filesystems`	内核当前支持的所有文件系统类型（如 ext4、exFAT、NTFS）	确认新内核是否原生支持目标文件系统（如 5.4.x 支持 exFAT）
挂载信息	`/proc/mounts`	系统所有已挂载的文件系统（设备名、挂载点、文件系统类型、挂载参数）	替代 `mount` 命令，查看挂载的原始信息
系统负载	`/proc/loadavg`	系统负载状态（1/5/15 分钟平均负载、运行进程数 / 总进程数）	与 `uptime` 命令结果一致，判断系统是否过载
系统运行时间	`/proc/uptime`	系统已运行时长（秒）、空闲时间	计算系统平均负载的基础数据
内核版本	`/proc/version`	内核版本、编译 gcc 版本、编译时间	确认当前运行内核的编译环境（如之前编译的 5.4.301 内核版本）
安全 / 加密	`/proc/crypto`	内核已安装的加密算法及细节（如 AES、SHA256）	确认内核是否支持所需加密功能
调度器统计	`/proc/schedstat`	内核调度器的性能统计（进程切换次数、调度延迟）	排查多任务调度性能问题
虚拟内存统计	`/proc/vmstat`	虚拟内存（VM）的详细统计（页面置换、缺页次数等）	分析虚拟内存行为、优化内存使用
内存区域	`/proc/zoneinfo`	内存分区（Zone）的统计信息（空闲页、预留页、水位线）	深入分析虚拟内存分配问题
总线 / 设备细节	`/proc/bus`	系统总线信息（PCI、USB 等）	查看总线挂载的设备（如 `/proc/bus/usb` 查看 USB 设备）
网络信息	`/proc/net`	网卡、路由、套接字等网络相关信息	`/proc/net/dev` 查看网卡流量统计，替代 `ifconfig`

2. 进程级信息

每个数字目录对应一个进程的 PID，存储该进程的详细状态：

文件名 / 目录	核心作用	实用场景
`/proc/<PID>/cmdline`	进程启动时的完整命令（含参数）	查看进程是如何启动的（如 `cat /proc/1/cmdline` 查看 init 进程命令）
`/proc/<PID>/cwd`	链接到进程的当前工作目录	定位进程实际运行路径
`/proc/<PID>/environ`	进程的环境变量列表（以 null 分隔）	查看进程的环境变量（如 `printenv < <(cat /proc/<PID>/environ)` 格式化输出）
`/proc/<PID>/exe`	链接到进程的可执行文件（绝对路径）	确认进程对应的二进制文件（如排查不明进程的来源）
`/proc/<PID>/fd`	进程打开的所有文件描述符（含 socket、管道、文件）	查看进程打开的文件数量：`ls /proc//fd	wc -l`，排查文件句柄泄漏
`/proc/<PID>/maps`	进程的内存映射信息（代码段、数据段、共享库、堆、栈）	分析进程内存占用、排查内存泄漏
`/proc/<PID>/stat`	进程的精简状态（PID、状态、父 PID、CPU 占用、内存占用等）	脚本中快速获取进程状态（如判断进程是否运行）
`/proc/<PID>/statm`	进程内存使用统计（总内存、代码段、数据段、共享内存等，单位为页）	量化进程内存占用（需结合页面大小换算）
`/proc/<PID>/status`	进程状态的可读性版本（比 `stat/statm` 更易理解）	手动排查进程状态（如 `State: R (running)` 表示运行中）
`/proc/<PID>/root`	链接到进程的根目录（普通进程为 `/`，容器进程为容器根目录）	区分宿主机进程与容器进程
`/proc/self`	链接到当前正在运行的进程（自身 PID 目录）	脚本中获取当前进程的信息（无需手动获取 PID）

二、/sys 文件系统（硬件与内核配置接口）

核心目录按 "设备管理 + 内核配置" 逻辑分类，/sys/devices 是整个目录结构的基础：

目录名	核心作用	关键子目录 / 文件及说明
`/sys/devices`	全局设备拓扑结构（最重要目录）	所有物理设备按总线拓扑组织（如 PCIe、USB 设备），包含设备的详细参数和驱动关联；例外：`platform devices`（芯片内置控制器）、`system devices`（CPU、timer 等核心组件）
`/sys/dev`	设备号索引（字符设备 / 块设备）	子目录 `char/`（字符设备）、`block/`（块设备），以 `major:minor` 命名链接到 `/sys/devices` 对应设备
`/sys/class`	按功能分类设备（与总线无关）	如 `/sys/class/input/`（所有输入设备）、`/sys/class/net/`（所有网卡）、`/sys/class/block/`（所有块设备，替代旧版 `/sys/block`）
`/sys/bus`	按总线类型分类设备与驱动	每个总线子目录（如 `pci/`、`usb/`）下含：- `devices/`：该总线的所有设备（链接到 `/sys/devices`）；- `drivers/`：该总线的所有注册驱动（可调整驱动参数）
`/sys/module`	已加载的内核模块信息	每个模块目录下含：`parameters/`（模块可配置参数）、`drivers/`（模块关联的驱动）；包含内置模块（编译进内核）和外部模块（.ko 文件）
`/sys/fs`	文件系统相关配置	存储内核支持的文件系统类型，及按文件系统分类的挂载点（如 `/sys/fs/ext4/`）
`/sys/kernel`	内核可调整参数	如 `sysctl/`（内核参数）、`debug/`（调试开关）、`lockdown/`（内核锁定模式）；可通过该目录修改内核运行参数（需 root 权限）
`/sys/firmware`	固件加载接口	系统加载硬件固件时的用户空间接口，包含固件对象和属性配置
`/sys/power`	系统电源控制	核心文件：`state`（写入 `off` 关机、`reboot` 重启）、`sleep`（休眠控制）；需 root 权限操作，直接影响系统电源状态
`/sys/block`	历史遗留目录（已迁移）	2.6.26+ 内核已移至 `/sys/class/block`，当前为兼容保留符号链接，指向 `/sys/devices` 对应块设备

关键差异与使用场景总结

对比维度	/proc 文件系统	/sys 文件系统
核心定位	运行时信息 "只读映射"（如进程、资源状态）	设备与内核 "可配置接口"（如驱动参数、设备控制）
信息来源	内核运行时动态生成（无实际磁盘存储）	内核设备模型与驱动注册时生成
主要用途	监控（进程、内存、磁盘、中断）、排查问题	配置（驱动参数、内核参数）、设备管理
实操场景	1. 验证驱动模块是否加载（`/proc/modules`）；2. 排查内存泄漏（`/proc/meminfo`）；3. 查看 CPU 架构（`/proc/cpuinfo`）	1. 查看设备拓扑（`/sys/devices`）；2. 调整驱动参数（`/sys/bus/xxx/drivers/`）；3. 控制系统电源（`/sys/power/state`）