一、为什么要学习内核?
有些人要学习内核,而有些人则可以不学习它。你如果以后要从事系统研发或驱动开发的话,就要学习内核。
刚刚接触内核,主要学习内核的接口函数。不要深入的去读内核,因为你读也读不懂,内核代码庞大如野兽一般不可驾驭。
学习内核主要掌握层次学习法,即从头开始学习,一环紧扣一环。
内核学习的四步学习法:1、核心理论学习-概念与函数原型2、范例程序分析3、思维导图设计4、亲自编写代码
二、linux内核简介
1、linux体系结构
分为两部分:用户空间和内核空间
2、linux为什么要分为用户空间和内核空间
现代CPU通常实现了不同的工作模式,以ARM为例,实现了7中工作模式。X86实现了4中不同的级别:Ring0-Ring3. Ring0下可以执行特权指令,可以访问IO设备等,在Ring3则有很多限制。linux系统利用CPU的这一特性,使用了其中两个级别分别运行linux内核与应用程序,这样使操作系统本身得到充分的保护。例如:如果使用X86,用户代码运行在Ring3,内核代码运行在Ring0.内核空间与用户空间是程序执行的两种不同状态,通过系统调用和硬件中断能够完成从用户空间到内核空间的转移。
3.linux的内核构架
系统调用接口
SCI层为用户空间提供了一套标准的系统调用函数来访问Linux内核,搭起了用户空间到内核空间的桥梁。
进程管理(PM)是创建进程,停止进程,并控制它们之间的通信。进程管理还包括控制活动进程如何共享CPU,即进程调度。
内存管理(MM)的主要作用是控制多个进程安全地共享内存区域。
网络协议栈(Network Stack)为linux提供了丰富的网络协议实现。
虚拟文件系统(VFS)隐藏各个文件系统的具体细节,为文件操作提供统一的接口。
设备驱动(DD):linux内核中有大量代码都在设备驱动程序中,它们控制特定的硬件设备。
三、linux内核源代码结构
1、下载源代码地址
2、linux内核源代码采用树形结构进行组织,非常合理地把功能相关的文件都放在同一个子目录下,使得程序更具可读性。
arch目录:arch是architecture的缩写。内核所支持的每种CPU体系,在该目录下都有对应的子目录。每个cpu的子目录,又进一步分解为boot,mm,kernel等子目录,分别包含控制系统引导,内存管理,系统调用等。
documentation内核文档
drivers设备驱动文档
include内核所需要的头文件。与平台无关的头文件在include/linux子目录下,与平台有关的头文件则放在相应的子目录中。
fs目录存放各种文件系统的实现代码。每个子目录对应一种文件系统的实现,公用的源程序用于实现虚拟文件系统vfs
"|--devpts是/dev/pts虚拟文件系统
||--ext2是第二扩展文件系统
||--fat是MS的fat32文件系统
||--isofs 是IsO9660光盘cd-rom上的文件系统
net是网络协议的实现代码
||--802 802无线通讯协议核心支持代码
||--appletalk 与苹果系统连网的协议
||--ax25 AX25无线INTERNET协议
||--bridge 桥接设备
||--ipv4 IP协议族V4版32位寻址模式
||--ipv6 IP协议族V6版
四、linux内核的配置和编译
代码是如何转化为烧写或安装到硬件平台中的系统映像文件的?
1、为什么要配置内核
选出需要的,去掉不要的!1、硬件的需求2、软件的需求
下载内核后要在linux中解压缩,不要在windows下解压缩因为windows下不区分大小写,而linux操作系统区分大小写。
进入内核的文件下:
2、内核的配置:
make config:基于文本模式的交互式配置
make menuconfig:基于文本模式的菜单型配置
<*>文件经过编译由.c文件到.o文件,最后链接压缩为内核镜像,它存放在内存。
内核模块,同上经过编译后会把.o文件安装到硬盘。
< >表示不选择该功能
配置结果文件是隐藏文件,可以用ls -a 在内核文件下查看.config version