重建内核
采用交叉编译的方式编译内核能获得很好的效率，但是需要更多的配置。由于没有安装交叉编译器，又考虑到树莓派 3 的处理器性能还不错，所以选择了在本机进行编译。
树莓派的官网提供了关于内核的参考文档，下面简要叙述一下内核编译的过程。
下载源码
各版本的内核源码提供在 Github 上，可以选定版本下载，将源码下载到本地：
git clone --depth=1 https://github.com/raspberrypi/linux
参数 --depth=1 指定了拷贝深度为 1，即只下载最新版本的内核源码。
配置内核
可以手工地修改 .config 文件进行内核的配置，但是更好的方法是借助菜单工具：
sudo apt-get install libncurses5-dev
然后启动配置菜单：
make menuconfig
对于每一个配置选项，用户有三种选择，编译进内核、不编译进内核，或将该功能编译为内核模块，在需要时动态插入。
如果想使用原有的内核配置，可以将原有的 config 文件复制过来。或者树莓派提供了默认的内核配置方式，对于 PI 3 执行：
KERNEL=kernel7
make bcm2709_defconfig
编译内核
配置完成后，准备编译生成内核，首先安装所需的依赖：
sudo apt-get install bc
开始编译内核：
make -j4 zImage modules dtbs
为了充分利用 PI 3 的四核 CPU，-j4 参数将任务分派到 4 个核心上执行，能显著地提升编译的效率。
编译过程大概持续两个小时，编译完成后看到这样一条信息：
Kernel: arch/arm/boot/zImage is ready
在 arch/arm/boot/ 目录下，可以看到 zImage 文件就是刚刚编译生成的内核镜像。
安装内核
如果选择了可加载模块，要对选择的模块进行安装:
sudo make modules_install
备份原内核：
sudo cp /boot/$KERNEL.img /boot/$KERNEL-backup.img
将相关启动文件拷贝到 /boot/ 目录中，覆盖原文件：
sudo cp arch/arm/boot/dts/*.dtb /boot/
sudo cp arch/arm/boot/dts/overlays/*.dtb* /boot/overlays/
sudo cp arch/arm/boot/dts/overlays/README /boot/overlays/
安装内核镜像，用新的内核镜像替换 /boot/kernal7.img
sudo scripts/mkknlimg arch/arm/boot/zImage /boot/$KERNEL.img
重新启动后，利用 uname -a 命令查看当前内核版本：
Linux raspberrypi 4.4.11-v7+ #1 SMP Fri May 27 16:26:52 UTC 2016 armv7l GNU/Linux
添加系统调用
为了增加一个系统调用，我们在内核中添加一个函数，并选择一个系统调用号指向该函数。
添加内核函数
在 arch/arn/kernel 中新建一个 sys_mysyscall.c 文件，在运行后输出一条内核日志。
void sys_mysyscall(void) {
printk("Hello mysyscall !!!\n");
}
修改系统调用表
系统调用表在 arch/arm/kernel/calls.S 中，由于 223 号系统调用没有被分配，所以我们在 223 号处添加一个调用函数：
/* 220 */ CALL(sys_madvise)
CALL(ABI(sys_fcntl64, sys_oabi_fcntl64))
CALL(sys_ni_syscall) /* TUX */
CALL(sys_mysyscall) /* add mysyscall */
CALL(sys_gettid)
添加宏定义
在 include/uapi/asm-generic/unistd.h 中为新添加的系统调用号 223 指定宏定义，指示该系统调用可用：
#define __NR_mysyscall 223
__SYSCALL(__NR_mysyscall, sys_mysyscall)
重新编译
在重新编译内核之前，要把我们新添加的源文件包含进去，修改 arch/arm/kernel/ 目录下的 Makefile 文件，在 obj-y 后面添加 sys_mysyscall.o，即将该函数纳入系统的编译进程。
接下来重新编译内核，由于只做了很少的修改，所以本次编译时间很快。
编译完成后，重新载入内核启动。
系统调用
编写 C 代码，用两种方法做系统调用：
嵌入汇编代码，用 r0 传参数：
#include <stdio.h>
#define sys_call() {__asm__ __volatile__ ("swi 0x900000+223\n\t");} while(0)
int main(void) {
sys_call();
return 0;
}
用系统提供的 syscall() 函数：
#include <linux/unistd.h>
#include <sys/syscall.h>
int main() {
syscall(223);
return 0;
}
分别编译并运行两个程序，dmesg 命令查看内核输出：
[ 94.542796] Hello mysyscall !!!
[ 512.558956] Hello mysyscall !!!
内核模块
编写内核模块
在模块加载和卸载时能通过内核打印函数输出提示信息：
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
static int hello_init(void) {
printk("my kernel module init\n");
return 0;
}
static void hello_exit(void) {
printk("my kernel module exit\n");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init() 和 module_exit() 这两个宏设置模块的生命周期回调函数。
Makefile
为了编译内核模块，我们需要编写一个 Makefile
TARGET = hello
KDIR = /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD = $(shell pwd)
obj-m += $(TARGET).o
default:
make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
执行 make 命令就可以对模块进行编译，顺利的话会生成 hello.ko 文件。
插入模块
为了使编译好的内核模块能够在内核态运行，要执行插入操作：
sudo insmod hello.ko
内核模块在插入时会调用之前设置的回调函数，该函数的功能是在内核中输出一条语句。
查看模块
lsmod 命令可以查看当前已经插入的内核模块。
移除模块
内核模块在移除时同样会调用生命周期回调函数，移除命令：
sudo rmmod hello
查看内核输出
dmesg 命令显示内核的环形缓冲区信息，我们可以看到内核模块插入和移除时输出的语句。
