记一次记一次如何手动编译一个linux内核并从 QEMU 测试到替换宿主内核#### 特别声明与警告⚠️ 警告：本文涉及修改和替换系统的核心组件（内核）。此操作具有一定风险，可能导致系统无法启动。

实验环境： 整个过程必须在虚拟机（如 VMware Workstation 或 VirtualBox）中进行。虚拟机提供的“沙盒”环境，可以大胆尝试而无需担心损坏物理主机系统。本文所有操作均在 VMware Workstation 17 Pro 中完成。

备份： 在进行替换内核操作前，务必为你的虚拟机创建一个快照。如果操作失误，你可以快速回滚到之前的状态。

适用范围： 本文旨在用于学习和测试目的。请不要在生产环境或你无法承担风险的机器上直接操作。

使用以下命令查询当前系统内核版本:

1uname -r

实验目标

在 Ubuntu 24.04 中从国内镜像站下载并编译 Linux 内核源码（版本 6.16.7）。

使用 QEMU 模拟器测试新编译的内核和初始内存磁盘（initramfs），确保其能正常启动。

将经过测试的内核安装到宿主 Ubuntu 系统中，并使其成为默认启动选项。

第一步：安装必要的编译工具和依赖库打开终端 (Ctrl+Alt+T)，执行以下命令来安装所有必要的工具：

1234567sudo apt update && sudo apt upgrade -y# 编译内核和模块所需的工具sudo apt install -y build-essential libncurses-dev libssl-dev libelf-dev bison flex dwarves zstd debhelper-compat dh-exec build-essential devscripts# QEMU 模拟器和其它工具sudo apt install -y qemu-system-x86 git wget cpio# 制作安装包所需的工具sudo apt install -y dpkg-dev

第二步：从清华大学镜像站下载 Linux 内核源码为了避免网络问题，我们使用 wget 从国内镜像站下载压缩包。本文使用清华大学镜像源。

12345678# 先回到当前用户的目录cd ~# 使用清华大学 tuna 镜像源下载 Linux 6.16.7 源码包 (.tar.gz)wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/kernel/v6.x/linux-6.16.7.tar.gz# 解压 .gz 格式的源码包tar -xzvf linux-6.16.7.tar.gz

第三步：配置内核 - 关键步骤：确保驱动支持这是最关键的一步，这一步我们不仅要生成默认配置，还要确保内核支持从 initramfs 启动，这是现代 Linux 系统启动的标配

生成默认配置：

12345# 首先进入源码目录 (注意目录名已变为 linux-6.16.7)cd linux-6.16.7# 随后生成默认配置make defconfig

深入配置以启用必需驱动：运行 make menuconfig 进行更详细的检查。我们需要确保以下选项被启用：

1make menuconfig

在打开的界面中，逐项检查并确认以下选项：

General setup —>

[*] Initial RAM filesystem and RAM disk (initramfs/initrd) support **【这是非常关键的一项，必须为 】*

Device Drivers —>

Block devices —>

<*> RAM block device support 【确保编译进内核，而不是 M】

(65536) Default RAM disk size (kbytes) 【保持默认或调整，64MB 通常足够】

[*] The Extended 4 (ext4) filesystem 【与宿主系统保持一致，通常是 ext4，如果是Btrfs或者其他的请自行更改】

[*] Second extended fs support 【保留 ext2/ext3 支持，这里注意，第一次切换是[M]而不是[*]】

SCSI device support —>

<*> SCSI disk support 【QEMU 的虚拟硬盘通常是 SCSI 或 VirtIO】

Miscellaneous filesystems —>

[*] SquashFS 4.0 - Squashed file system support 【initramfs 中可能用到】

使用空格键切换选择状态：* 是编译进内核，M 是编译为模块。对于启动最核心的驱动（如 RAM disk, ext4），建议直接编译进内核（*），以避免模块加载问题。

配置完成后，保存并退出。

第四步：开始编译内核使用多线程编译以节省时间。这里的 $(nproc) 会自动获取你 CPU 的核心数。

1make -j$(nproc)

这个过程的长短取决于你的CPU性能，如果你给虚拟机分配的核心数比较少可能会导致虚拟机卡顿，但是完成后应该就好了，中途如果有warning可以忽略，如果出现error请自行回头检查是否遗漏或者多选了哪些选项导致，如果完全安装本教程来的我也不知道怎么办了，反正人和代码有一个能跑就行，完成后核心产物是 arch/x86/boot/bzImage

第五步：使用 BusyBox 制作简易根文件系统 (initramfs)我们需要一个最小的根文件系统来在 QEMU 中测试内核。

下载并编译 BusyBox：

123456cd ~# 下载 BusyBox (可能需要魔法,没有魔法的话也可以寻找国内镜像源或者试多几次)wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.37.0.tar.bz2tar -xvf busybox-1.37.0.tar.bz2cd busybox-1.37.0make menuconfig

进入 Settings —>，选中 [*] Build static binary (no shared libs)，然后退出并保存

这里有一个坑，因为 BusyBox 1.37.0 版本与当前系统的内核头文件不兼容，特别是网络工具 tc (Traffic Control) 相关的代码，这个会导致编译时报错，解决方法是禁用tc，这是最快最简单的解决方案，因为我们只是用 BusyBox 制作一个简单的 initramfs，并不需要 TC 功能

Networking Utilities —> [ ] tc

然后又开始漫长的编译环节

1make -j$(nproc) && make install

设置初始化脚本和打包：

1cd _install

进入该目录后输入ls命令你应该能看到这几个文件：

bin linuxrc sbin usr

1mkdir -p proc sys dev etc

创建并编辑初始化脚本 init,内容可以自行更改,但是尽量不要出现中文:

1234567891011121314151617181920cat > init << EOF#!/bin/shecho "This is the Linux kernel compiled by feng."echo "Mounting proc, sys, dev..."mount -t proc none /procmount -t sysfs none /sysmount -t devtmpfs none /dev# 创建控制台设备并设置权限mknod -m 660 /dev/console c 5 1mknod -m 660 /dev/tty0 c 4 0mknod -m 660 /dev/ttyS0 c 4 64echo "Booting completed successfully."# 使用 setsid 启动 shell 以确保它有控制终端exec setsid /bin/sh -c 'exec /bin/sh /dev/ttyS0 2>&1'EOF

赋予执行权限并打包：

123chmod +x initfind . -print0 | cpio --null -ov --format=newc | gzip -9 > ../initramfs.cpio.gzcd ~

第六步：在 QEMU 中测试内核这是验证我们编译的内核是否成功的重要一步。如果 QEMU 都无法启动，绝不能安装到宿主机。

123456qemu-system-x86_64 \ -kernel ~/linux-6.16.7/arch/x86/boot/bzImage \ -initrd ~/busybox-1.37.0/initramfs.cpio.gz \ -append "console=ttyS0 rdinit=/init quiet" \ -nographic \ -m 2G

注意 -append 参数使用了 rdinit=/init，这是专门指定 initramfs 中的初始化脚本。路径已更新为 linux-6.16.7。

如果成功看到 shell 提示符 / #，说明内核编译和 initramfs 制作成功，输入uname -r可以看到linux内核的版本,右边是ubuntu的内核版本:

可以看到前三行是自定义的init脚本的输出内容，表明内核成功启动并挂载了必要的文件系统。

最后一行 /bin/sh: can't access tty; job control turned off 是正常的，特别是在这种简单的 initramfs 环境中

输入 poweroff 或按 Ctrl+A 然后 X 退出 QEMU。

这里多嘴提一句，在make menuconfig时我们是可以自定义可以通过内核配置界面设置本地版本：

运行 make menuconfig

导航到：

12General setup ---> () Local version - append to kernel release

在其中输入你的自定义后缀，比如我这里：-feng-compiled

保存配置并重新编译内核即可

注意事项

修改 EXTRAVERSION 会影响内核模块的命名，所有内核模块也会带有这个后缀。

如果你已经安装了之前编译的内核到宿主机，你需要重新安装新编译的内核包。

确保你的自定义后缀不包含空格或特殊字符，最好只使用字母、数字和连字符。

完成这些步骤后，你的自定义内核就会显示你想要的版本名称了

第七步：编译并安装内核到宿主机系统大家可以尝试使用QEMU进行冒烟测试，这样就可以放心地将内核安装到宿主机了，真机也可以，这里时间问题就不进行测试了，我们直接安装到宿主机中

编译内核并生成 Debian 安装包：回到内核源码目录，使用以下命令来生成便于安装和管理的 .deb 包。

12345cd ~/linux-6.16.7# 清理之前的编译结果（可选）make clean# 重新编译并打包make -j$(nproc) bindeb-pkg

这一步可能会报错提示缺少默默依赖包，解决方法是他说缺哪个我们就去安装哪个，直到可以编译为止：

这个过程结束后，会在内核源码目录的上一级目录（即 ~/）生成几个 .deb 文件，例如 linux-image-6.16.7_6.16.7-1_amd64.deb。

安装编译好的内核包：使用 dpkg 命令安装生成的包,我们需要安装以下两个核心包（版本号会根据你的实际编译结果变化）：

12cd ~sudo dpkg -i linux-image-6.16.7-feng-compiled_6.16.7-5_amd64.deb linux-headers-6.16.7-feng-compiled_6.16.7-5_amd64.deb`linux-image-*`: 包含内核本体和 initramfs 镜像。

linux-headers-*: 包含内核头文件，用于编译外部内核模块（如 NVIDIA 驱动）

安装程序 dpkg 会自动调用 update-grub，将新内核添加到 GRUB 启动菜单中

不出意外的话应该会如图所示：

第八步：重启并进入新内核

重启系统：

1sudo systemctl reboot

选择新内核启动：在 GRUB 启动菜单出现时，迅速按下 Shift 键（对于 BIOS 启动）或 Esc 键（对于 UEFI 启动）以显示菜单选项。选择 “Advanced options for Ubuntu”，然后选择你刚编译的 “Ubuntu, with Linux 6.16.7” 启动项。

验证：系统启动后，打开终端，输入：

1uname -r

如果输出显示 6.16.7，那么恭喜你！你已经成功使用自己手动编译的 Linux 内核了！

故障排除与回滚

如果新内核无法启动： 别担心，这正是我们做快照的原因。

重启虚拟机，在 GRUB 菜单中选择之前默认的旧内核启动（例如 6.14.0-xx-generic）。

启动成功后，你可以卸载有问题的自定义内核：

123# 请使用实际安装的包名，可以通过 dpkg -l | grep linux-image 查看sudo apt remove linux-image-6.16.7 linux-headers-6.16.7sudo update-grub

或者，最推荐的方式：直接使用 VMware 的快照功能回滚到安装前的状态，这是最干净、最安全的方式。

总结本次实验我们成功完成了既定目标：

安全环境：在 VMware 虚拟机中操作，风险可控

获取与配置：下载源码，并重点配置了 RAM disk 和 initramfs 等关键驱动

初步验证：使用 QEMU 模拟器进行“冒烟测试”，确保内核基本功能正常

生产安装：通过生成 .deb 包的方式，将测试通过的内核成功地安装到宿主机 Ubuntu 系统中