你是否好奇过，当你的程序调用 printf 或执行 syscall 时，底层究竟发生了什么？为了探求答案，我开始深入学习 Linux 内核的源代码。在持续学习和撰写笔记九个多月后，我意外地发现，关于内核内部机制的内容非常受欢迎，并且收到了大量关于“如何开始为 Linux 内核做贡献”的询问。因此，我认为有必要写一篇指引，帮助你迈出参与这个庞大开源项目的第一步。本文将专注于“如何做”，而非“为什么做”，是一份纯实战指南。
第一步：获取与构建 Linux 内核
想要开始内核开发，首先你得有一份源代码并能运行它。通常有两种方式：在虚拟机上运行，或在真实硬件上运行。我们先从获取代码开始。
如果你只想升级现有系统内核，使用发行版的包管理器是最简单的。例如，在 Ubuntu 上更新到 4.1 内核：
$ sudo add-apt-repository ppa:kernel-ppa/ppa
$ sudo apt-get update
然后查看可用版本并安装：
$ apt-cache showpkg linux-headers
$ sudo apt-get install linux-headers-${version} linux-headers-${version}-generic linux-image-${version}-generic --fix-missing
重启后，在 GRUB 菜单中就能看到新内核。
但对于开发而言，你需要克隆源代码仓库。Linux 内核开发完全基于 git，你可以从官方仓库克隆：
$ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git
或者，从 GitHub 上的镜像仓库克隆（对许多人来说更便利）：
$ git clone git@github.com:torvalds/linux.git
为了方便同步上游代码，建议将主线仓库添加为远程 upstream：
git remote add upstream git@github.com:torvalds/linux.git
之后，你通常会有两个远程仓库：origin（你的 fork）和 upstream（主线）。
配置与编译内核
获取代码后，下一步是配置。最简单的方法是复制当前系统的配置：
$ sudo cp /boot/config-$(uname -r) ~/dev/linux/.config
或者，如果内核支持，也可以从 /proc/config.gz 获取：
$ cat /proc/config.gz | gunzip > ~/dev/linux/.config
你也可以手动配置。内核根目录的 Makefile 提供了多种配置目标，例如 make menuconfig 会启动一个基于菜单的配置界面。
其他有用的配置命令包括 make x86_64_defconfig（生成 x86_64 默认配置），或 make ARCH=arm64 defconfig（为指定架构生成默认配置）。make nconfig 则提供了一个基于 ncurses 的配置界面。
配置完成后，开始编译。基础编译命令是：
$ make
为了加快编译速度，可以使用 -jN 参数指定并行任务数：
$ make -j8
如果为其他架构交叉编译，则需要指定 ARCH 和 CROSS_COMPILER 参数：
$ make -j4 ARCH=arm64 CROSS_COMPILER=aarch64-linux-gnu- defconfig
$ make -j4 ARCH=arm64 CROSS_COMPILER=aarch64-linux-gnu-
编译成功后，你会得到压缩后的内核映像文件，例如 arch/x86/boot/bzImage。
安装或运行新内核
在真实硬件上安装
编译完成后，可以安装到本地系统：
$ sudo make headers_install
$ sudo make modules_install
$ sudo make install
之后需要更新引导加载程序配置。可以使用一个简单的脚本来适配不同发行版（如 Fedora 的 grub2-mkconfig 或 Ubuntu 的 update-grub）。重启后，即可在启动菜单中选择新内核。
在虚拟机中运行（QEMU）
对于开发测试，在虚拟机中运行更为安全便捷。我们需要先构建一个初始内存磁盘镜像（initrd）。
首先，下载并编译 BusyBox 作为简易根文件系统：
$ mkdir initrd
$ cd initrd
$ curl http://busybox.net/downloads/busybox-1.23.2.tar.bz2 | tar xjf -
$ cd busybox-1.23.2
$ make menuconfig
在配置中，需要进入 Busybox Settings -> Build Options，选中 Build static binary (no shared libs)。
然后编译安装：
$ make -j4
$ sudo make install
返回 initrd 目录，创建 initramfs 结构并复制 BusyBox：
$ cd ..
$ mkdir -pv initramfs
$ cd initramfs
$ mkdir -pv {bin,sbin,etc,proc,sys,usr/{bin,sbin}}
$ cp -av ../busybox-1.23.2/_install/* .
创建一个简单的 /init 脚本用于启动：
#!/bin/sh
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
exec /bin/sh
为其添加执行权限，然后打包成 initrd 镜像：
$ find . -print0 | cpio --null -ov --format=newc | gzip -9 > ~/dev/initrd_x86_64.gz
现在，可以使用 QEMU 运行我们编译的内核了：
$ qemu-system-x86_64 -snapshot -m 8GB -serial stdio -kernel ~/dev/linux/arch/x86_64/boot/bzImage -initrd ~/dev/initrd_x86_64.gz -append "root=/dev/sda1 ignore_loglevel"
至此，你有了一个可以自由修改和测试的内核环境。
开始你的第一个内核贡献
现在进入正题：如何做出并提交你的第一个修改。一个对新手友好的起点是 drivers/staging/ 目录下的代码，这里包含许多需要清理和优化的“暂存”驱动。
让我们看一个实际例子：替换一个自定义函数。
在 drivers/staging/dgap/dgap.c 中，有一个 dgap_sindex 函数，用于查找两个字符串中首个共同字符的位置。然而，内核的 lib/string.c 中已经有一个功能完全相同的标准函数 strpbrk()。重复造轮子并非好事，我们的任务就是移除自定义函数，改用标准函数。
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创建开发分支：首先，从同步好的主分支创建一个新分支。
$ git checkout -b “dgap-remove-dgap_sindex”
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修改代码：将 dgap_sindex 的调用替换为 strpbrk，并删除 dgap_sindex 函数定义。
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确保驱动配置已启用：需要在内核配置中启用该驱动，路径为：
Device Drivers
-> Staging drivers
-> Digi EPCA PCI products
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提交更改：使用 git commit -s -v 提交。-s 会自动添加 Signed-off-by 行，-v 会显示变更详情。提交信息至关重要：
- 第一行（摘要）：格式为
[PATCH] 子系统/目录: 简要说明。例如：[PATCH] staging/dgap: Use strpbrk() instead of dgap_sindex()。
- 正文：空一行后，详细描述修改的内容和原因。例如，说明
strpbrk() 是标准函数，可以替代自定义实现。
- 签名：最后是
Signed-off-by: Your Name <your.email@example.com>。
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生成补丁：使用 git format-patch 生成补丁文件。
$ git format-patch master
这会生成类似 0001-staging-dgap-Use-strpbrk-instead-of-dgap_sindex.patch 的文件。
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找到正确的维护者：使用脚本找到应该接收此补丁的维护者和邮件列表。
$ ./scripts/get_maintainer.pl -f drivers/staging/dgap/dgap.c
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发送补丁：使用 git send-email 发送补丁到脚本输出的邮件列表和维护者邮箱。请务必使用纯文本格式。
发送后，就是等待反馈。如果补丁被接受，维护者会将其合并到自己的树中，最终进入主线。如果收到修改意见，则需要迭代改进，并以 [PATCH v2]、[PATCH v3] 为前缀重新发送。
内核开发中的重要准则
在结束前，分享一些至关重要的“行”与“禁”：
希望这份指南能为你打开 Linux 内核开发的大门。实践出真知，从一个小补丁开始，你就能逐渐融入这个全球最大的开源协作项目。如果你在云栈社区或其它技术论坛遇到了志同道合的伙伴，不妨一起交流学习，共同成长。Happy Hacking！
发表于 2 小时前
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