在QEMU环境下编译和安装Linux内核的过程

本文将记录个人在研究存储系统时，在QEMU环境下编译和安装Linux内核的完整过程。如果读者也对类似的内容感兴趣，我们希望这篇文章能为您提供一些有用的信息。

安装虚拟机系统

# 下载Ubuntu镜像
wget https://releases.ubuntu.com/24.04.1/ubuntu-24.04.1-live-server-amd64.iso

# 制作磁盘镜像，大小随意
qemu-img create -f qcow2 u24s.qcow2 80G

# ubuntu镜像挂在cdrom上启动
# -enable-kvm用于开启KVM虚拟化
# -boot once=d用于只从cdrom启动一次
# -nographic用于关闭图形界面
qemu-system-x86_64 -m 8G -smp 4 -enable-kvm -nographic -hda u24s.qcow2 \
        -cdrom ubuntu-24.04.1-live-server-amd64.iso -boot once=d

接着，在grub菜单中按

e

，进入编辑模式。

匹配图片:

接下来，向vmlinuz行添加

console=ttyS0

，然后按

ctrl+x

启动系统。

安装虚拟机完毕后，后续启动命令可以简化为：

qemu-system-x86_64 -m 8G -smp 4 -enable-kvm -nographic -hda u24s.qcow2

但是此时的启动过程中的Grub菜单不会显示，所以需要修改Grub的配置：

sudo vim /etc/default/grub

# 修改下面三个配置项
#GRUB_TIMEOUT_STYLE=hidden
GRUB_TIMEOUT=3
GRUB_TERMINAL=console

sudo update-grub
sudo poweroff

如果想通过ssh登录虚拟机，启动参数可以加一个端口转发：

qemu-system-x86_64 -m 8G -smp 4 -enable-kvm -nographic -hda u24s.qcow2 \
        -net nic,model=virtio -net user,hostfwd=tcp::6666-:22

之后就可以在物理机器上通过ssh登录虚拟机了：

ssh -p 6666 [user]@localhost

共享目录

为了加速内核编译，可以在物理机器上编译内核，然后将编译好的内核文件借助共享目录传输到虚拟机中：

# 在物理机器上创建共享目录
mkdir -p xxx/share

# 启动虚拟机时挂载共享目录
qemu-system-x86_64 -m 8G -smp 4 -enable-kvm -nographic -hda u24s.qcow2 \
        -fsdev local,path=xxx/share,id=share_dir,security_model=none \
        -device virtio-9p-pci,fsdev=share_dir,mount_tag=hostshare \
        -net nic,model=virtio -net user,hostfwd=tcp::6666-:22

如果报错，很有可能是

qemu

不支持

9p

，需要从源码编译

qemu

，在

configure

时加上

--enable-virtfs

选项即可。

之后在虚拟机中挂载共享目录：

# 虚拟机中挂载共享目录
sudo mkdir -p /mnt/share
sudo mount -t 9p -o trans=virtio hostshare /mnt/share/ -oversion=9p2000.L

如果报错，很有可能是虚拟机的内核不支持

9p

，需要编译内核，是打开以下内核配置选项：

CONFIG_NET_9P=y
CONFIG_NET_9P_VIRTIO=y
CONFIG_NET_9P_DEBUG=y (Optional)
CONFIG_9P_FS=y
CONFIG_9P_FS_POSIX_ACL=y
CONFIG_PCI=y
CONFIG_VIRTIO_PCI=y

CONFIG_PCI=y
CONFIG_VIRTIO_PCI=y
CONFIG_PCI_HOST_GENERIC=y (only needed for the QEMU Arm 'virt' board)

编译内核

在物理机上准备编译环境：

# 编译工具，词法语法分析库
sudo apt install build-essential bison flex
# 如果编译时缺少openssl的相关头文件，需要安装相关库
sudo apt install libssl-dev
# 利用make menuconfig图形界面配置编译选项需要安装ncurses环境：
sudo apt install libncurses5-dev

# 下载kernel源码，解压
wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.4.xxx.tar.xz
tar xvf linux-5.4.xxx.tar.xz
mv linux-5.4.xxx xxx/share/

在虚拟机内获取内核配置：

sudo mount -t 9p -o trans=virtio hostshare /mnt/share/ -oversion=9p2000.L

cd /mnt/share/linux-5.4.xxx
sudo make oldconfig

在物理机上编译内核：

# 解决make Error问题
sudo scripts/config --set-str SYSTEM_TRUSTED_KEYS ""
sudo scripts/config --set-str SYSTEM_REVOCATION_KEYS ""

# 编译内核和模块, -j24表示使用24个线程编译，可以根据自己的CPU核心数和内存大小调整
sudo make -j24

在虚拟机内安装内核：

# 去除调试信息，解决initrd.img过大的问题
sudo make INSTALL_MOD_STRIP=1 modules_install
sudo make install
sudo poweroff

卸载内核

在开发过程中可能会出现bug，需要在虚拟机中卸载有问题的内核：

# 删除/lib/modules/目录下以内核的版本号为名称的目录
sudo rm -rf /lib/modules/5.4.xxx+/

# （可选）删除/usr/src/linux/目录下不需要的内核源码
# sudo rm -rf /usr/src/linux-headers-5.4.xxx

# 删除/boot目录下启动的内核和内核映像文件
sudo rm /boot/*5.4.xxx*

# 更改grub的配置文件，删除不需要的内核启动列表 
sudo update-grub2

参考资料

• 【QEMU】Invocation
• 【QEMU】Invocation
• 【ask ubuntu】No rule to make target ‘debian/canonical-certs.pem’
• 【CSDN】qemu 中使用 9p virtio, 支持 host 和 guest 中共享目录
• 【CSDN】解决 Linux 编译内核模块 (initrd.img) 过大的问题

本文作者：

ywang_wnlo


本文链接：

https://ywang-wnlo.github.io/posts/5fce01ae/


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