引言

最近看见很多小白不会编译Linux内核，自己瞎折腾走了很多弯路。本文章将会以Orange Pi(香橙派) Zero开发板为例，带您成功编译内核并在板子上启动它。

准备

您需要一台Ubuntu PC(版本最好在20.04以上)、一个可以用的U-boot文件、Linux源码和您开发板对应的编译配置文件(config)、内存卡、读卡器以及一根串口线。
以上这些东西都很容易就能获取到：
Ubuntu PC可以选择实体机，或者虚拟机(推荐配置4核4G)。
u-boot文件可以从官方的系统镜像里面提取出来(/usr/lib/linux-u-boot-xxxxxxxxx/u-boot-sunxi-with-spl.bin)，或者自行编译uboot。
Linux源码可以选择从github下载，或者使用镜像站下载打包好的源码。
编译配置文件可以从官方的系统镜像里面提取出来(/boot/config-x-x-x-x或是/proc/config.tar.gz)。
废话不多说，我们开始。

安装交叉编译工具链

由于本次使用的开发板架构为armhf，所以我们安装32位armhf架构的交叉编译工具：

sudo apt install gcc-arm-linux-gnueabihf

如果您的架构aarch64，那么您需要安装64位的交叉编译工具:

sudo apt install gcc-aarch64-linux-gnu

随后我们安装一些工具:

sudo apt install bison flex libncurses-dev make libssl-dev u-boot-tools

这样，基础的编译环境就搭建完成了。

下载源码

这里我们使用最新的linux-5.18.5源码进行编译:

wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/kernel/v5.x/linux-5.18.5.tar.xz

下载完成后执行tar xJvf linux-5.18.5.tar.xz进行解压，这样就完成了源码的下载。

配置内核

将前面我们准备好的config文件放入源码包下，重命名为.config（前面的点不能漏）。
随后执行:

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig -j4

打开内核配置界面。

如果没有特殊需求(比如添加/删除模块)，请不要随意改动里面的内容。
按下两次esc，退出配置界面。
如果问你是否保存配置，选择 是。

编译

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j4

输入这串命令之后可以去干些别的，比如吃点东西，或者休息一下。

我等不及了，怎么让它快一点？

别问，问就是加配置，加到4核8G内存肯定快。
或者微调一下-j后面的数字，这个数字代表同时编译的线程数，一般是CPU个数的两倍。
据说挂载一个tmpfs，然后把源码丢进tmpfs里面编译会更快(网传，博主没有测试过)。

编译完成后，把内核模块安装下：

mkdir modules
make INSTALL_MOD_PATH=modules modules_install

P.S.博主实验后发现制作的initramfs无法启动，应该是要在对应架构的系统上制作的initramfs才能启动。所以请跳过下面两步。
安装完毕后，制作一下initrd.img:

sudo mkinitramfs 5.18.5 -o initrd.img

然后使用mkimage工具，转换一下initrd:

mkimage -A arm -T ramdisk -C none -n uInitrd -d initrd.img uInitrd

顺便把内核模块、dtb和zImage也复制过来:

cp arch/arm/boot/zImage .
cp arch/arm/boot/dts/sun8i-h2-plus-orangepi-zero.dtb .
cp -av ./modules/lib/modules/5.18.5 . 

这样，启动内核所需的文件就备齐了。

烧录

卡插入读卡器，先格式化成ext4格式:

sudo mkfs.ext4 /dev/sda1 #按需修改设备号，请勿照抄！！！照抄可能导致数据丢失！！！

然后挂载好，再把文件复制好：

sudo mount /dev/sda1 /mnt
sudo mkdir -p /mnt/lib/modules
sudo mkdir -p /mnt/boot
sudo mv 5.18.5 /mnt/lib/modules
sudo mv zImage sun8i-h2-plus-orangepi-zero.dtb /mnt/boot/

最后把u-boot烧录到偏移8192字节的地方:

sudo dd if=u-boot-sunxi-with-spl.bin of=/dev/sda bs=1 seek=8192 conv=notrunc
sync

烧录完毕后，将卡插回开发板，串口线连接好板子上的调试串口，插上串口线，putty打开串口，给开发板通电。

引导

上电后，观看串口日志如下:

由于没有启动配置，所以我们要手动引导内核。
先把内核、ramdisk和dtb加载好:

load mmc 0 0x41000000 /boot/zImage
#load mmc 0 0x43000000 /boot/uInitrd
load mmc 0 0x45000000 /boot/sun8i-h2-plus-orangepi-zero.dtb

然后设置一下内核参数cmdline：

setenv bootargs console=ttyS0,115200 root=/dev/mmcblk0p1 rootwait

最后启动内核:

bootz 0x41000000 - 0x45000000

可以看到，内核成功启动了。

启动到后面内核会panic报错，原因是没有配置init进程：

至此，内核的编译与引导操作就完成了。
下一篇文章将会简略地介绍如何制作一个文件系统供内核使用。