為Deepin Linux編譯核心

LinuxDeepin · 發表 2018-11-06 21:03:19

摘要： Deepin Linux是Linux中的新銳力量，獨創的桌面環境、應用生態與設計時的種種匠心，使得它擁有非常酷炫的體驗，成為越來越多電腦愛好者的首選。不過，基於Linux的作業系統，並不像Windows一樣能完美解決驅動問題。在Windows中，只需找到對應的官方驅動安裝即可；但是Lin...

Deepin Linux是Linux中的新銳力量，獨創的桌面環境、應用生態與設計時的種種匠心，使得它擁有非常酷炫的體驗，成為越來越多電腦愛好者的首選。

不過，基於Linux的作業系統，並不像Windows一樣能完美解決驅動問題。在Windows中，只需找到對應的官方驅動安裝即可；但是Linux卻是將裝置驅動程式都整合在核心中，以及作為核心模組載入，這一切都是在編譯核心時就已一錘定音。如此機制，使得Deepin發行版的一套編譯好的核心並不能完美適用於所有裝置。

筆者就在Linux的驅動上吃了苦頭。面前這臺備用筆記本是ThinkPad X200，X系列的老旗艦，在執行Deepin的時候，顯示卡驅動就出現了問題，表現為每次關蓋後重新開啟，或者是待機後重新喚醒，移動滑鼠就會在滑鼠指標下方區域出現畫面撕裂、閃屏的情況，即便使用“深度顯示卡驅動管理工具”更換驅動也是如此。後來我就決定，自己為X200量身編譯一個核心。

獲取核心原始碼

在Linux核心官網（ ofollow,noindex">https://www.kernel.org/ ）上，就可以下載到若干個版本的核心原始碼。從官網可知，核心原始碼有若干個版本，分別包括 主線版 （mainline）、 穩定版 （stable）、 長期支援版 （longterm）。這幾個版本的區別如下：

主線版 是Linux開發者活躍的地方，最新的核心功能主要在這裡誕生；
穩定版 是可供使用者直接使用的版本；
而 長期支援版 則主要是給裝置製造商、發行版開發者使用的版本，相對更穩定，且能長期得到技術支援。

對於PC上的Linux，一般選擇穩定版，和版本大於等於 4.x 的長期支援版。我選擇的是 4.19.1 的穩定版，它出現在最醒目的位置。

Kernel.org的主頁面

核心原始碼使用 tar.xz 格式壓縮。我將核心原始碼包放置在 ~/kernel 目錄下，然後使用以下命令解壓縮：

tar -Jxvf linux-4.19.1.tar.xz

安裝依賴

核心的編譯需要用到若干個軟體。在Deepin中，使用 apt 可一次性安裝好：

# 編譯工具
sudo apt install gcc make
# 語法解析器生成工具
sudo apt install bison flex
# OpenSSL庫
sudo apt install libssl-dev
# ncurses庫
sudo apt install libncurses-dev

配置核心準備

載入預設的配置檔案

配置核心的第一步，就是先載入預設的配置檔案以供修改。在核心解壓目錄 linux-4.19 中，執行：

make defconfig

預設的配置檔案就會被寫入核心配置檔案 .config 中。這裡的 .config 位於核心原始碼根目錄，核心編譯過程用到的就是它。

執行結果如下：

anclark@anclark-PC:~/kernel/linux-4.19$ make defconfig
HOSTCCscripts/kconfig/conf.o
YACCscripts/kconfig/zconf.tab.c
LEXscripts/kconfig/zconf.lex.c
HOSTCCscripts/kconfig/zconf.tab.o
HOSTLDscripts/kconfig/conf
*** Default configuration is based on 'x86_64_defconfig'
#
# configuration written to .config
#

開啟menuconfig

接下來的工作就是配置核心了。Linux為我們提供了menuconfig這個配置工具，它基於ncurses與wxDialog開發，可以在其中以圖形化選單的方式配置各種核心選項。

執行以下命令，即可自動編譯並啟動menuconfig：

make menuconfig

稍等片刻，終端中就會出現如下畫面：

menuconfig的主介面

menuconfig的操作方法簡單直觀，在介面上部就已經列出了，改變選項值除了按“Y/N/M”三個鍵之外，還可用空格。可以鍵入問號（即 Shift+問號鍵 ）來檢視幫助，鍵入斜槓（ / ）來檢索設定項。

值得注意的是，一些元件在編譯時可以選擇將其編譯到核心中（顯示為 [*] 和 <*> ）或是編譯為模組（顯示為 [M] 和 <M> ）。編譯到核心中就成為了核心的一部分；而編譯成為模組則會被安裝到指定的目錄中，使用 modprobe 等工具載入。

配置核心

啟用裝置支援

要想讓核心比較完美地支援目標裝置，還需對核心進行一番設定。Linux官方雖然提供了針對PC的通用配置檔案，但該配置檔案僅僅是一個開始，要面向各種各樣複雜的具體平臺，核心的釋出者不可能兼顧所有的裝置。因此，僅僅使用預設的配置檔案是不夠的。

啟用無線網路支援

考慮到不同的裝置使用不同的無線網絡卡，預設配置檔案並沒有啟用無線網絡卡的裝置驅動。為此還需手動開啟。

首先使用 lspci 命令，列出所有安裝在PCI總線上的裝置，檢視網絡卡型號：

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)

在列出的裝置中，無線網絡卡對應的是 03:00.0 Network controller: Intel Corporation PRO/Wireless 5100 AGN [Shiloh] Network Connection ，從中不難得知，我X200無線網絡卡的型號是Intel 5100AGN。

然後在menuconfig中，依次進入以下選項：

Device Drivers
- Network device support
  - Wireless LAN

其中提供了很多裝置的驅動選項。先找到自己無線網絡卡的品牌，然後找到無線網絡卡型號所對應的專案，按空格鍵選擇“ M ”編譯為模組。當然，如果確定驅動程式沒有問題，也可以選擇“ * ”編譯為核心的一部分，不過這樣就不能使用 modprobe 工具手工裝載解除安裝以便除錯了。

以筆者的Intel 5100AGN為例。首先找到Intel所對應的專案，如下圖所示。特別的是，筆者的5100AGN對應的驅動專案是 iwlwifi ，即列表中的 Intel Wireless WiFi Next Gen AGN - Wireless-N/Advanced-N/Ultimate-N (iwlwifi) 。這一點從該項的幫助資訊中可以知悉——遇到無法確認的專案，不妨檢視它的幫助資訊，以瞭解它支援什麼型號。

無線網絡卡驅動列表中的Intel相關選項，高亮的那一項是筆者無線網絡卡需要用到的

“iwlwifi”專案所對應的網絡卡型號。看來英特爾把這些新推出的網絡卡型號都整合成一個驅動了。

同時，英特爾無線網絡卡的工作還需要韌體（firmware）的支援，因此下面的兩項關於韌體的專案也選擇上。

注意事項

在筆者的X200上，如果此處英特爾無線網絡卡的驅動型號同時選擇多個，會有不能載入韌體的情況出現，不能載入韌體就意味著不能啟動無線網絡卡。即便將韌體下載站中正確的韌體放置到指定位置（ /lib/firmware/ ），也無法啟動網絡卡。因此，只能選擇 iwlwifi 。

啟用音效卡支援

同樣預設地，預設配置檔案並未啟用音效卡支援，因此用編譯出來的核心啟動系統，是沒有聲音的。Linux核心使用ALSA作為音訊框架，音效卡驅動作為編解碼器（codec）被載入，需要我們手動把音效卡的codec選項開啟，才可在Deepin中聽到聲音。

在menuconfig中，依次進入以下選項：

Device Drivers
- Sound card support
  - Advanced Linux Sound Architecture

音效卡驅動選項

其中又包括若干個關於音效卡驅動的子選單，包括Generic sound devices（標準音頻裝置）、PCI sound devices（PCI音訊裝置）、HD-Audio、USB sound devices（USB音訊裝置）和PCMCIA sound devices。現在新的筆記本和桌上型電腦音效卡基本上都使用HD Audio控制器，包括筆者的X200，因此選擇HD-Audio。

HD-Audio 的相關選項，其中包括了各個品牌的音效卡編解碼器

特別的是，在Linux中，HD Audio音訊的實現由晶片組廠商（如Intel、AMD、NVIDIA）負責，因此使用 lspci 是看不到音效卡品牌和型號的。不過不用擔心，在HD-Audio這一列表中，一個品牌的所有HDA音效卡都遵循同一套API標準，所以可以以一個選項覆蓋所有型號。而就品牌而言，現在的筆記本多使用Realtek（瑞昱）和Conexant（科勝訊，已被Synaptics收購）的音效卡，所以選擇它們對應的兩項即可。另外，如果筆記本附帶HDMI或DisplayPort介面，則還要選上 Build HDMI/DisplayPort HD-audio codec support ，以從這兩種視訊輸出介面中輸出音訊訊號。

至於編譯模式，最好將它們編譯成核心的一部分，因為相較於無線網絡卡，音效卡的折騰要容易不少，電腦音效卡出問題的概率會低得多。

啟用使用者態檔案系統支援

包括Deepin在內的發行版，為了方便使用者使用，以及照顧雙系統使用者的需求，都支援Windows和Mac的檔案系統，如NTFS、exFAT、HFS+。通常對於這些檔案系統的支援，多基於FUSE（Filesystem In UserSpacE，使用者態檔案系統），配合訪問這些檔案系統的驅動層，如ntfs-3g。

值得注意的是，預設情況下，使用者態檔案系統並沒有在預設配置檔案中啟用，必須要手動開啟該功能才行。開啟的方法很簡單，該選項位於menuconfig主頁面的“ File systems ”中，專案名為 FUSE (Filesystem in Userspace) support ，如下圖所示：

FUSE選項在“File systems”二級選單中的位置

務必把它編譯成核心的一部分，而不是模組，以實現Linux對FUSE的無縫支援，這對系統體驗的提升是不可或缺的。

儲存核心配置

核心配置預設儲存在核心原始碼根目錄的 .config 檔案中，核心編譯過程會使用它，因此menuconfig預設也會將修改好的配置檔案儲存在那裡。按左右方向鍵，在底部的按鈕中選擇“Save”，選擇核心配置檔案的儲存位置（預設為 .config ），回車。若要退出，選擇“Exit”即可。

儲存核心配置的提示介面

筆者建議將好不容易編輯好的核心配置匯出，以便下次使用。直接把核心原始碼根目錄的 .config 複製到別處。下次若要使用，直接將匯出的配置檔案覆蓋核心原始碼根目錄的 .config 檔案即可。

編譯核心

配置工作完成後，我們就可以著手開始編譯核心了，同時編譯完成後的核心與模組可以直接安裝到系統中，下次啟動就可以直接使用我們新的核心。

開始編譯

首先確保核心已經配置好——原始碼根目錄有 .config 檔案，然後執行以下命令，開始編譯：

make

如果想提高一下編譯效率，可以加上 -j 引數，多開編譯程序：

make -j8

稍等一段時間，等待編譯完成。完成時， make 會輸出以下資訊：

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

安裝核心模組

核心編譯好之後，可以直接執行 make install 進行安裝。但是經我實測，直接安裝容易出錯，出錯的地方主要位於在核心模組的安裝上。因此，最好先安裝核心模組。

安裝核心模組，只需要一個命令：

sudo make modules_install

執行該命令會呼叫 depmod 工具——配置核心模組的工具。不同版本核心的模組必須分別存放在核心對應的目錄中， depmod 工具可以自動建立新的核心所對應的模組目錄，然後將模組安裝到其中。

安裝核心

安裝核心到系統中，只需要一個命令：

sudo make install

該命令會自動呼叫核心原始碼中的安裝工具，將核心複製到系統中，在Grub選單項中加入新核心所對應的啟動選項，並備份舊版本核心。安裝成功後，下次啟動就會自動使用我們編譯好的新核心了，同時還可以在啟動選單的“高階啟動選項（Advanced boot options）”中選擇舊版本的核心啟動。

安裝標頭檔案

如果你需要做Linux相關的開發，也可以將核心標頭檔案安裝到系統中。只需使用一個命令：

make headers_install

測試新的核心

核心安裝完成後，重啟電腦就會預設使用新核心啟動。為了保證核心無故障執行，我需要對核心進行一番測試。以下是我在我的X200上進行測試的過程。但在實際操作中，由於無前人的經驗，我只能摸著石頭過河，發現一個問題，解決一個問題。以下是我對整個測試過程的總結。

顯示：檢查關蓋花屏問題是否解決

很簡單，關閉蓋子重新開啟，移動滑鼠，以及休眠後喚醒，移動滑鼠。可以發現，花屏問題完美解決，原先閃屏撕裂的狀況不再出現，終於可以愉快地吃上Deepin了。

無線網絡卡：檢查連線性

老款的ThinkPad有一個很貼心的設計——燈條，這是我當時選擇它的原因。燈條上電源、硬碟、網絡卡、藍芽工作的狀態一應俱全，方便而直觀，貼心程度至今難以被後來者超越。尤其是無線網絡卡，會在啟動後亮起，並在有網路流量時閃爍。

無線網絡卡未載入時，Deepin系統的狀態列中並不會出現無線網路的圖示，同時X200的無線網絡卡燈不會亮起。這使我非常納悶，畢竟測試的時候我曾經嘗試同時啟用過多個型號的驅動。

後來我嘗試分析核心日誌，使用 dmesg | grep iwl 獲取Intel無線網絡卡相關的日誌資訊，結果發現了下面的錯誤提示：

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!

後來，我嘗試在 Intel韌體釋出頁面中下載了與我無線網絡卡對應的上述韌體檔案，放置於 /lib/firmware 中，結果重啟後還是會提示上述的錯誤。

於是，我回到menuconfig中，得知對應我裝置的Intel驅動選項其實是 iwlwifi ，而不是列表中其他的那些型號。果然，取消勾選其他型號，只保留 iwlwifi ，重新編譯並安裝核心，問題解決，久違的無線網絡卡指示燈終於歡快地亮起了。

測試音效卡

測試音效卡的過程相對要順利一些，也更簡單。起初電腦放不出聲音，在Deepin設定中的“聲音”→“高階設定”中裝置列表是空的。然後在核心中開啟音效卡驅動相關的選項，重新編譯之後，聲音播放就正常了。

Chrome開啟網易雲音樂，隨便放首歌，是最直觀的測試方法。

測試檔案系統

筆者將X200原裝的硬碟拆下來改為行動硬碟，並給筆記本換上固態，把原裝硬碟格式化為exFAT。在啟用FUSE之前，插上原裝硬碟，Deepin雖然能識別出來，卻無法掛載，顯示為空。後來啟用FUSE後，果然能正常識別並自動掛載了，工作列上也出現了安全彈出的圖示。

測試USB

筆者的另一臺新的惠普筆記本，在Ubuntu 16.04上曾使用4.18版本的stable核心原始碼，結果USB無法使用。有鑑於此，我在X200上還需對USB功能單獨測試。使用 lsusb 命令檢查USB裝置連線，果然有輸出；然後插入滑鼠、鍵盤、行動硬碟等USB裝置，果然正常識別出來了。由此說明，4.19核心在X200上的USB功能不存在問題。

總結

和Windows不同，玩Linux的意義在於折騰。驅動問題上，Windows的解決是最為到位和全面的，只需下載驅動安裝檔案安裝即可，並且廠商也會優先支援Windows；而Linux上必須好好折騰一番，就像我這樣不停地編輯配置編譯核心，才能用上順手好用的系統。Linux雖說麻煩一些，可是折騰之後裝置跑起來的成就感，卻是難以比擬的。

與此同時，筆者也意識到， 很多問題的解決，還是要靠自己。 對於Deepin官方核心在X200上顯示的Bug，筆者曾在Deepin論壇和反饋平臺中反饋，但幾乎沒人有有效的回覆，終究還是靠我自己解決。而且我稍微檢索了一下百度，結果沒找到任何前人的經驗，找到的只是問題最基本的排查方法而已。要是等著別人為我想辦法，那難度可堪比登天了。 自己動手，豐衣足食，正是硬道理！