linux内核源代码分析-虚拟文件系统

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Linux操作系统源代码详细分析

linux源代码分析:Linux操作系统源代码详细分析疯狂代码 / ĵ:http://Linux/Article28378.html内容介绍: Linux 拥有现代操作系统所有功能如真正抢先式多任务处理、支持多用户内存保护虚拟内存支持SMP、UP符合POSIX标准联网、图形用户接口和桌面环境具有快速性、稳定性等特点本书通过分析Linux内核源代码充分揭示了Linux作为操作系统内核是如何完成保证系统正常运行、协调多个并发进程、管理内存等工作现实中能让人自由获取系统源代码并不多通过本书学习将大大有助于读者编写自己新第部分 Linux 内核源代码 arch/i386/kernel/entry.S 2 arch/i386/kernel/init_task.c 8 arch/i386/kernel/irq.c 8arch/i386/kernel/irq.h 19 arch/i386/kernel/process.c 22 arch/i386/kernel/signal.c 30arch/i386/kernel/smp.c 38 arch/i386/kernel/time.c 58 arch/i386/kernel/traps.c 65arch/i386/lib/delay.c 73 arch/i386/mm/fault.c 74 arch/i386/mm/init.c 76 fs/binfmt-elf.c 82fs/binfmt_java.c 96 fs/exec.c 98 /asm-generic/smplock.h 107 /asm-i386/atomic.h 108 /asm-i386/current.h 109 /asm-i386/dma.h 109 /asm-i386/elf.h 113 /asm-i386/hardirq.h 114 /asm-i386/page.h 114 /asm-i386/pgtable.h 115 /asm-i386/ptrace.h 122 /asm-i386/semaphore.h 123 /asm-i386/shmparam.h 124 /asm-i386/sigcontext.h 125 /asm-i386/siginfo.h 125 /asm-i386/signal.h 127/asm-i386/smp.h 130 /asm-i386/softirq.h 132 /asm-i386/spinlock.h 133 /asm-i386/system.h 137/asm-i386/uaccess.h 139 //binfmts.h 146 //capability.h 147 /linux/elf.h 150 /linux/elfcore.h 156/linux/errupt.h 157 /linux/kernel.h 158 /linux/kernel_stat.h 159 /linux/limits.h 160 /linux/mm.h 160/linux/module.h 164 /linux/msg.h 168 /linux/personality.h 169 /linux/reboot.h 169 /linux/resource.h 170 /linux/sched.h 171 /linux/sem.h 179 /linux/shm.h 180 /linux/signal.h 181 /linux/slab.h 184/linux/smp.h 184 /linux/smp_lock.h 185 /linux/swap.h 185 /linux/swapctl.h 187 /linux/sysctl.h 188/linux/tasks.h 194 /linux/time.h 194 /linux/timer.h 195 /linux/times.h 196 /linux/tqueue.h 196/linux/wait.h 198 init/.c 198 init/version.c 212 ipc/msg.c 213 ipc/sem.c 218 ipc/shm.c 227 ipc/util.c 236 kernel/capability.c 237 kernel/dma.c 240 kernel/exec_do.c 241 kernel/exit.c 242 kernel/fork.c 248 kernel/info.c 255 kernel/itimer.c 255 kernel/kmod.c 257 kernel/module.c 259 kernel/panic.c 270 kernel/prk.c 271 kernel/sched.c 275 kernel/signal.c 295 kernel/softirq.c 307 kernel/sys.c 307kernel/sysctl.c 318 kernel/time.c 330 mm/memory.c 335 mm/mlock.c 345 mm/mmap.c 348mm/mprotect.c 358 mm/mremap.c 361 mm/page_alloc.c 363 mm/page_io.c 368 mm/slab.c 372mm/swap.c 394 mm/swap_state.c 395 mm/swapfile.c 398 mm/vmalloc.c 406 mm/vmscan.c 409第 2部分 Linux 内核源代码分析第1章 Linux 介绍让用户很详细地了解大多数现有操作系统实际工作方式是不可能大多数操作系统源代码都是严格保密除了些研究用及为操作系统教学而设计系统外尽管研究和教学目都很好但是这类系统很少能够通过对正式操作系统小部分实现来体现操作系统实际功能对于操作系统些特殊问题这种折衷系统所能够表现就更是少得可怜了在以实际使用为目标操作系统中让任何人都可以自由获取系统源代码无论目是要了解、学习还是改进这样现实系统并不多本书主题就是这些少数操作系统中个:Linux Linux工作方式类似于Uinx它是免费源代码也是开放符合标准规范标准32位(在64位CPU上是64位)操作系统Linux拥有现代操作系统所具有内容例如: * 真正抢先式多任务处理支持多用户 * 内存保护 * 虚拟内存 * 支持对称多处理机SMP(symmetric multiprocessing)即多个CPU机器以及通常单CPU(UP)机器 * 符合POSIX标准 * 联网 * 图形用户接口和桌面环境(实际上桌面环境并不只个) * 速度和稳定性严格说来Linux并不是个完整操作系统当我们在安装通常所说Linux时我们实际安装是很多工具集合这些工具协同工作以组成个功能强大实用系统Linux本身只是这个操作系统内核是操作系统心脏、灵魂、指挥中心(整个系统应该称为GNU/Linux其原因在本章后续内容中将会给以介绍)内核以独占方式执行最底层任务保证系统正常运行—协调多个并发进程管理进程使用内存使它们相互的间不产生冲突满足进程访问磁盘请求等等在本书中我们给大家揭示就是Linux是如何完成这具有挑战性工作 1.1 Linux和Unix简明历史为了让大家对本书所讨论内容有更清楚了解让我们先来简要回顾下Linux历史由于Linux是在Unix基础上发展而来我们话题就从Unix开始 Unix是由AT&T贝尔实验室Ken Thompson和Dennis Ritchie于1969年在台已经废弃了PDP-7上开发；它最初是个用汇编语言写成单用户操作系统不久Thompson和Ritchie成功地说服管理部门为他们购买更新机器以便该开发小组可以实现个文本处理系统Unix就在PDP-11上用C语言重新编写(发明C语言部分目就在于此)它果真变成了个文本处理系统—不久的后只不过问题是他们先实现了个操作系统而已…… 最终他们实现了该文本处理工具而且Unix(以及Unix上运行工具)也在AT&T得到广泛应用在1973年Thompson和Ritchie在个操作系统会议上就这个系统发表了篇论文该论文引起了学术界对Unix系统极大兴趣由于1956年反托拉斯法案限制AT&T不能涉足计算机业务但允许它象征性地收取费用发售该系统就这样Unix被广泛发布首先是学术科研用户后来又扩展到政府和商业用户伯克利加州大学是学术用户中个在这里Unix得到了计算机系统研究小组(CSRG)广泛应用并且在这里所进行修改引发了Unix大系列这就是广为人知伯克利软件Software开发(BSD)Unix除了AT&T所提供Unix系列的外BSD是最有影响力Unix系列BSD在Unix中增加了很多显著特性例如TCP/IP网络更好用户文件系统(UFS)工作控制并且改进了AT&T内存管理代码多年以来BSD版本Unix直在学术环境中占据主导地位但最终发展成为 V版本AT&TUnix则成为商业领域领头羊从某种程度上来说这是有社会原因:学校倾向于使用非正式但通常更好用BSD风格Unix而商业界则倾向于从AT&T获取Unix 在用户需求和用户编程改进特性促进下BSD风格Unix般要比AT&TUnix更具有创新性而且改进也更为迅速但是在AT&T发布最后个正式版本 V Release 4(SVR4)时 V Unix已经吸收了BSD大多数重要优点并且还增加了些自己优势这部分由于从1984年开始AT&T逐渐可以将Unix商业化而伯克利Unix开发工作在1993年BSD4.4版本完成以后就逐渐收缩以至终止了然而BSD进步改进由外界开发者延续下来到今天还在继续进行正在进行Unix系列开发中至少有 4个独立版本是直接起源于BSD4.4这还不包括几个厂商Unix版本例如惠普HP-UX都是部分地或者全部基于BSD而发展起来实际上Unix变种并不止BSD和 V由于Unix主要使用C语言来编写这就使得它移植到新机器上相对比较容易它简单性也使其重新设计和开发相对比较容易Unix这些特点大受商业界硬件供应商欢迎比如Sun、SGI、HP、IBM、DEC、Amdahl等等；IBM还不止次对Unix进行了再开发厂商们设计开发出新硬件并简单地将Unix移植到新硬件上这样新硬件经发布便具备定功能经过段时间的后这些厂商都拥有了自己专有Unix版本而且为了占有市场这些版本故意以区别侧重点发布出来以更好地占有用户版本混乱状态促进了标准化工作进行其中最主要就是POSIX系列标准它定义了套标准操作系统接口和工具从理论上说POSIX标准代码很容易移植到任何遵守POSIX标准操作系统中而且严格POSIX测试已经把这种理论上可移植性转化为现实直到今天几乎所有正式操作系统都以支持POSIX标准为目标现在让我们回顾下在1984年杰出电脑黑客Richard Stallman独立开发出个类Unix操作系统该操作系统具有完全内核、开发工具和终端用户应用在GNU(“GNU誷 Not Unix”首字母缩写)计划配合下Stallman开发这个产品有自己技术理想:他想开发出个质量高而且自由操作系统Stallman使用了“自由”(free)这个词不仅意味着用户可以免费获取软件Software；而且更重要是它将意味着某种程度“解放”:用户可以自由使用、拷贝、查询、重用、修改甚至是分发这份软件Software完全没有软件Software使用限制这也正是Stallman创建自由软件Software基金会(FSF)资助GNU软件Software开发本意(FSF也在资助其他科研方面开发工作) 15年来GNU工程已经吸收、产生了大量这不仅包括Emacs、gcc(GNUC编译器)、bash(shell命令)还有大部分Linux用户所熟知许多应用现在正在进行开发项目是GNU Hurd内核这是GNU操作系统最后个主要部件(实际上Hurd内核早已能够使用了不过当前版本号为0.3系统在什么时候能够完成还是未知数)尽管Linux大受欢迎但是Hurd内核还在继续开发原因有几个方面其是Hurd体系结构十分清晰地体现了Stallman有关操作系统工作方式思想例如在运行期间任何用户都可以部分地改变或替换Hurd(这种替换不是对每个用户都是可见而是只对申请修改用户可见而且还必须符合规范标准)另个原因是据介绍Hurd对于多处理器支持比Linux本身内核要好还有个简单原因是兴趣驱动员们希望能够自由地进行自己所喜欢工作只要有人希望为Hurd工作Hurd开发就不会停止如果他们能够如愿以偿Hurd有朝日将成为Linux强劲对手不过在今天Linux还是自由内核王国里无可争议统治者在GNU发展中期也就是1991年个名叫Linus Torvalds芬兰大学生想要了解Intel新CPU—80386他认为比较好学习思路方法是自己编写个操作系统内核出于这种目加上他对当时Unix变种版本对于80386类机器脆弱支持十分不满他决定要开发出个全功能、支持POSIX标准、类Unix操作系统内核该系统吸收了BSD和 V优点同时摒弃了它们缺点Linus(虽然我知道我应该称他为Torvalds但是所有人都称他为Linus)独立把这个内核开发到0.02版这个版本已经可以运行gcc、bash和很少些应用这些就是他开始全部工作了后来他又开始在因特网上寻求广泛帮助不到 3年LinusUnix—Linux已经升级到1.0版本它源代码量也呈指数形式增长实现了基本TCP/IP功能(网络部分代码后来重写过而且还可能会再次重写)此时Linux就已经拥有大约10万用户了现在Linux内核由150多万行代码组成Linux也已经拥有了大约1000万用户(由于Linux可以自由获取和拷贝获取具体统计数字是不可能)Linux内核GNU/Linux附同GNU工具已经占据了Unix 50%市场些公司正在把内核和些应用同安装软件Software打包在起生产出Linux发行版本这些公司包括Red Hat和Caldera 公司现在GNU/Linux已经备受瞩目得到了诸如Sun、IBM、SGI等公司广泛支持SGI最近决定在其基于IntelMerced系列机器上不再搭载自己Unix变种版本IRIX而是直接采用GNU/Linux；Linux甚至被指定为Amiga将要发布新操作系统基础1.2 GNU通用公共许可证这样个如此流行操作系统当然值得我们学习按照通用公共许可证(GPLGeneral Public License)规定Linux源代码可以自由获取这满足了我们学习该系统强烈愿望GPL这份非同寻常软件Software许可证充分体现了上面提到Stallman思想:只要用户所做修改是同等自由用户可以自由地使用、拷贝、查询、重用、修改甚至重新发布这个软件Software通过这种方式GPL保证了Linux(以及同许可证保证下大量其他软件Software)不仅现在自由可用而且以后经过任何修改的后都仍然可以自由使用请注意这里自由并不是说没有人靠这个软件Software盈利有些日益兴起公司比如发行最流行Linux发行版本Red Hat就是个例子(Red Hat自从上市以来市值已经突破数十亿美元每年盈利数十万美元而且这些数字还在不断增长)但是任何人都不能限制其他用户涉足本软件Software领域而且所做修改不能减少其自由程度本书附录B中收录了GNU通用公共许可证全文1.3 Linux开发过程如上所述由于Linux是个自由软件Software它可以免费获取以供学习研究Linux的所以值得学习研究是它是相当优秀操作系统如果Linux操作系统相当糟糕那它就根本不值得我们使用也就没有必要去研究相关书籍Linux是个十分优秀操作系统还在于几个相互关联原因原因的在于它是基于天才思想开发而成在学生时代就开始推动整个系统开发Linus Torvalds是个天才他才能不仅展现在编程能力方面而且组织窍门技巧也相当杰出Linux内核是由世界上些最优秀员开发并不断完善他们通过Internet相互协作开发理想操作系统；他们享受着工作中乐趣而且也获得了充分自豪感 Linux优秀另外个原因在于它是基于组优秀概念Unix是个简单却非常优秀模型在Linux创建的前Unix已经有20年发展历史Linux从Unix各个流派中不断吸取成功经验模仿Unix优点抛弃Unix缺点这样做结果是Linux 成为了Unix系列中佼佼者:高速、健壮、完整而且抛弃了历史包袱然而Linux最强大生命力还在于其公开开发过程每个人都可以自由获取内核源每个人都可以对源加以修改而后他人也可以自由获取你修改后源如果你发现了缺陷你可以对它进行修正而不用去乞求不知名公司来为你修正如果你有什么最优化或者新特点创意你也可以直接在系统中增加功能而不用向操作系统供应商解释你想法指望他们将来会增加相应功能当发现个漏洞后你可以通过编程来弥补这个漏洞而不用关闭系统直到你供应商为你提供修补由于你拥有直接访问源代码能力你也可以直接阅读代码来寻找缺陷或是效率不高代码或是安全漏洞以防患于未然除非你是个员否则这点听起来仿佛没有多少吸引力实际上即使你不是员这种开发模型也将使你受益匪浅这主要体现在以下两个方面: * 可以间接受益于世界各地成千上万员随时进行改进工作 * 如果你需要对系统进行修改你可以雇用员为你完成工作这部分人将根据你需求定义单独为你服务可以设想这在源不公开操作系统中将是什么样子Linux这种独特自由流畅开发模型已被命名为bazaar(集市模型)它是相对于cathedral(教堂)模型而言在cathedral模型中源代码被锁定在个保密小范围内只有开发者(很多情况下是市场)认为能够发行个新版本这个新版本才会被推向市场这些术语在Eric S. Raymond教堂和集市(The Cathedral and the Bazaar)文中有所介绍大家可以在/~esr/writings/找到这篇文章bazaar开发模型通过重视实验征集并充分利用早期反馈对巨大数量脑力资源进行平衡配置可以开发出更优秀软件Software(顺便说下虽然Linux是最为明显使用bazaar开发模型例子但是它却远不是第个使用这个模型系统) 为了确保这些无序开发过程能够有序地进行Linux采用了双树系统个树是稳定树(stable tree)另个树是非稳定树(unstable tree)或者开发树(development tree)些新特性、实验性改进等都将首先在开发树中进行如果在开发树中所做改进也可以应用于稳定树那么在开发树中经过测试以后在稳定树中将进行相同改进按照Linus观点旦开发树经过了足够发展开发树就会成为新稳定树如此周而复始进行下去源版本号形式为x.y.z对于稳定树来说y是偶数；对于开发树来说y比相应稳定树大(因此是奇数)截至到本书截稿时最新稳定内核版本号是2.2.10最新开发内核版本号是2.3.12对2.3树缺陷修正会回溯影响(back-propagated)2.2树而当2.3树足够成熟时候会发展成为2.4.0(顺便说下这种开发会比常规惯例要快每版本所包含改变比以前更少了内核开发人员只需花很短时间就能够完成个实验开发周期)及其镜像站点提供了最新可供内核版本而且同时包括稳定和开发版本如果你愿意话不需要很长时间这些站点所提供最新版本中就可能包含了你部分源代码第2章代码初识本章首先从较高层次介绍Linux内核源概况这些都是大家关心些基本特点随后将简要介绍些实际代码最后介绍如何编译内核 2.1 Linux内核源部分特点在过去段时期Linux内核同时使用C语言和汇编语言来实现这两种语言需要定平衡:C语言编写代码移植性较好、易于维护而汇编语言编写则速度较快般只有在速度是关键原因或者些因平台相关特性而产生特殊要求(例如直接和内存管理硬件进行通讯)时才使用汇编语言正如实际中所做即使内核并未使用C对象特性部分内核也可以在g(GNUC编译器)下进行编译同其他面向对象编程语言相比较相对而言C开销是较低但是对于内核开发人员来说这已经是太多了内核开发人员不断发展编程风格形成了Linux代码独有特色本节将讨论其中些问题 2.1.1 gcc特性使用 Linux内核被设计为必须使用GNUC编译器gcc来编译而不是任何种C编译器都可以使用内核代码有时要使用gcc特性本书将陆续介绍其中部分些gcc特有代码只是简单地使用gcc语言扩展例如允许在C(不只是C)中使用inline关键字指示内联也就是说代码中被在每次时都会被扩充因而就可以节约实际开销般情况下代码编写方式比较复杂对于某些类型输入gcc能够产生比其他输入效率更高执行代码从理论上讲编译器可以优化具有相同功能两种对等思路方法并且得到相同结果因此代码编写方式是无关紧要但在实际上用某种思路方法编写所产生代码要比用另外些思路方法编写所产生代码执行速度快许多内核开发人员知道怎样才能产生更高效执行代码这不断地在他们编写代码中反映出来例如考虑内核中经常使用goto语句—为了提高速度内核中经常大量使用这种般要避免使用语句在本书中所包含不到40 000行代码中共有500多条goto语句大约是每80行个除汇编文件外精确统计数字是接近每72行个goto语句公平地说这是选择偏向结果:比例如此高原因的是本书中涉及是内核源核心在这里速度比其他原因都需要优先考虑整个内核比例大概是每260行个goto语句然而这仍然是我不再使用Basic进行编程以来见过使用goto频率最高地方代码必需受特定编译器限制特性不仅和普通应用开发有很大区别而且也区别于大多数内核开发大多数开发人员使用C语言编写代码来保持较高可移植性即使在编写操作系统时也是如此这样做优点是显而易见最为重要点是旦出现更好编译器员们可以随时进行更换内核对于gcc特性完全依赖使得内核向新编译器上移植更加困难最近Linus对这问题在有关内核邮件列表上表明了自己观点:“记住编译器只是个工具”这是对依赖于gcc特性个很好基本思想表述:编译器只是为了完成工作如果通过遵守标准还不能达到工作要求那么就不是工作要求有问题而是对于标准依赖有问题在大多数情况下这种观点是不能被人所接受通常情况下为了保证和语言标准致开发人员可能需要牺牲某些特性、速度或者其他相关原因其他选择可能会为后期开发造成很大麻烦但是在这种特定情况下Linus是正确Linux内核是个特例其执行速度要比向其他编译器可移植性远为重要如果设计目标是编写个可移植性好而不要求快速运行内核或者是编写个任何人都可以使用自己喜欢编译器进行编译内核那么结论就可能会有所区别了；而这些恰好不是Linux设计目标实际上gcc几乎可以为所有能够运行LinuxCPU生成代码因此对于gcc依赖并不是可移植性严重障碍在第3章中我们将对内核设计目标进行详细介绍说明2.1.2 内核代码习惯用语内核代码中使用了些显著习惯用语本节将介绍常用几个当通读源代码时真正重要问题并不在这些习惯用语本身而是这种类型习惯用语确存在而且是不断被使用和发展如果你需要编写内核代码你应该注意到内核中所使用习惯用语并把这些习惯用语应用到你代码中当通读本书(或者代码)时看看你还能找到多少习惯用语为了讨论这些习惯用语我们首先需要对它们进行命名为了便于讨论笔者创造了这些名字而在实际中大家不定非要参考这些用语它们只是对内核工作方式描述而已个普通习惯用语笔者称的为“资源获取”(resource acquisition idiom)在这个用语中个必须实现系列资源获取包括内存、锁等等(这些资源类型未必相同)只有成功地获取当前所需要资源的后才能处理后面资源请求最后该还必须释放所有已经获取资源而不必考虑没有获取资源我采用“变量”这用语(error variable idiom)来辅助介绍说明资源获取用语它使用个临时变量来记录期望返回值当然相当多都能实现这个功能但是变量区别点在于它通常是用来处理由于速度原因而变得非常复杂流程控制中问题变量有两个典型值0(表示成功)和负数(表示有错) 如果执行到标号out2则都已经获取了r1和r2资源而且也都需要进行释放如果执行到标号out1(不管是顺序执行还是使用goto语句进行跳转到)则r2资源是无效(也可能刚被释放)但是r1资源却是有效而且必需在此将其释放同理如果标号out能被执行则r1和r2资源都无效err所返回是或成功标志在这个简单例子中对err些赋值是没有必要在实战中实际代码必须遵守这种模式这样做原因主要在于同行中可能包含有多种测试而这些测试应该返回相同代码因此对变量统赋值要比多次赋值更为简单虽然在这个例子中对于这种属性必要性并不非常迫切但是我还是倾向于保留这种特点有关实际应用可以参考sys_shmctl(第21654行)在第9章中还将详细介绍这个例子 2.1.3 减少#和#def使用现在Linux内核已经移植到区别平台上但是我们还必须解决移植过程中所出现问题大部分支持各种区别平台代码由于包含许多预处理代码而已经变得非常不规范标准例如: 这个例子试图实现操作系统可移植性虽然Linux关注焦点很明显是实现代码在各种CPU上可移植性但是 2者基本原理是致对于这类问题来说预处理器是种解决方式这些杂乱问题使得代码晦涩难懂更为糟糕是增加对新平台支持有可能要求重新遍历这些杂乱分布低质量代码段(实际上你很难能找到这类代码段全部) 和现有方式区别是Linux般通过简单(或者是宏)来抽象出区别平台间差异内核移植可以通过实现适合于相应平台(或宏)来实现这样不仅使代码主体简单易懂而且在移植过程中还可以比较容易地自动检测出你没有注意到内容:如引用未声明时会出现链接有时用预处理器来支持区别体系结构但这种方式并不常用而相对于代码风格变化就更是微不足道了顺便说下我们可以注意到这种解决思路方法和使用用户对象(或者C语言中充满指针struct结构)来代替离散switch语句处理区别类型思路方法十分相似在某些层次上这些问题和解决思路方法是统可移植性问题并不仅限于平台和CPU移植编译器也是个重要问题此处为了简化假设Linux只使用gcc来编译由于Linux只使用同个编译器所以就没有必要使用#块(或者#def块)来选择区别编译器内核代码主要使用#def来区分需要编译或不需要编译部分从而对区别结构提供支持例如代码经常测试SMP宏是否定义过从而决定是否支持SMP机2.2 代码样例了解Linux代码风格最好思路方法就是实际研究下它部分代码即使你不完全理解本节所讨论代码细节也无关紧要毕竟本节主要目不是理解代码些读者可以只对本节进行浏览本节主要目是让读者对Linux代码进。

Linux 内核2.4版源代码分析大全

4．4．3 启用设备文件系统
4．4．4 如何使传统管理方式依然有效
4．4．5 内核实现综述
4．4．6 核心结构与变量
4．4．7 devfs节点注册函数
4．4．8 编写采用devfs的设备驱动程序
4，5 块设备的请求队列
4．5．1 相关结构及请求队列的初始化
4．6．1 构造ioctl命令字
4．6．2 ioctl的实现过程
4．6．3 ioctl的上层处理函数
4．6．4 ioctl的底层处理函数
4．7 I／O端口的资源分配与操作
4．7．1 I／O端口概述
4．7．2 Linux系统中的I／O空间分配
4．7．3 端口操作函数
4．9．4 设备的使用
4．9．5 驱动程序编写实例
4．10 块设备驱动程序的实现
4．10．1 设备功能
4．10．2 编写块设备的函数接口fops
4．10．3 设备接口注册与初始化
第5章 Linux系统初始化
5．1 系统引导
1，13 系统调用
1．13．1 与系统调用有关的数据结构和
函数
1．13．2 进程的系统调用命令是如何转换为
INT0x80中断请求的
1．13．3 系统调用功能模块的初始化
1．13．4 Linux内部是如何分别为各种系统
调用服务的
4．1．2 与外设的数据交流方
4．1．3 字符设备与块设备
4．1．4 主设备号和次设备号
4．1．5 本章内容分配
4．2 设备文件
4．2．1 基本设备文件的设备访问流程
4．2．2 设备驱动程序接口
4．2．3 块设备文件接口

Linux内核主要功能

Linux内核主要功能随着计算机硬件的发展，Linux内核的功能也在不断发展，以支持这些新硬件特性。

同时，内核的代码量也在不断增加。

内核是Linux操作系统的基础，在操作系统中完成最基本的任务。

当前的Linux内核主要功能包括以下几个方面：1．进程调度（SCHED）进程调度负责控制进程对CPU的访问，如当需要选择下一个进程运行时，由进程调度子系统根据某种算法选择最值得运行的进程。

可运行进程实际上是仅等待CPU资源的进程。

如果某个进程还在等待其它资源，则该进程将不会被选择。

Linux操作系统使用了比较简单的基于优先级的进程调度算法选择新的进程。

2．内存管理（Memory Management，MM）内存管理子系统用来管理多个进程对内存的使用。

Linux支持虚拟内存，即在计算机中运行的程序，其程序代码、数据、堆栈的总量可以超过实际内存的大小，操作系统只是把当前使用的程序块保留在内存中，其余的程序块则保留在磁盘中。

必要时，操作系统负责在磁盘和内存间交换程序块。

内存管理从逻辑上可以分为硬件无关部分和硬件有关部分。

其中，硬件无关部分提供了进程的映射和逻辑内存的对换；硬件有关部分为内存管理硬件部分提供了虚拟接口。

3．虚拟文件系统（Virtual File System，VFS）虚拟文件系统隐藏了各种硬件的具体细节，为所有的设备提供了统一的接口。

虚拟文件系统提供了数10种不同的文件系统，并且又分为逻辑文件系统和设备驱动程序。

其中，逻辑文件系统是指Linux所支持的文件系统，如ext3、FAT等；设备驱动程序是指为每一种硬件控制器所编写的设备驱动程序模块。

4．网络接口（Network Interface）网络接口提供了对各种网络标准的存取和各种网络硬件的支持。

网络接口可分为网络协议和网络驱动程序2部分组成。

其中，网络协议部分负责实现每一种可能的网络传输协议；网络设备驱动程序负责与硬件设备的通信，每一种可能的硬件设备都有相应的设备驱动程序。

linux源代码分析

linux源代码分析Linux源代码是Linux操作系统的基础，它是开源的，其源代码可以被任何人查看、分析和修改。

Linux源代码的分析对于了解Linux操作系统的原理和机制非常有帮助。

在本文中，我将对Linux源代码进行分析，介绍其结构、特点以及一些常见的模块。

首先，我们来了解一下Linux源代码的目录结构。

Linux源代码的根目录是一个包含各种子目录的层次结构。

其中，arch目录包含了与硬件体系结构相关的代码；block目录包含了与块设备相关的代码；fs目录包含了文件系统相关的代码等等。

每个子目录下又有更详细的子目录，以及各种源代码文件。

Linux源代码的特点之一是它的模块化。

Linux操作系统是由许多独立的模块组成的，每个模块负责完成特定的功能。

这种模块化的设计使得Linux操作系统更容易理解和维护。

例如，网络模块负责处理与网络相关的功能，文件系统模块负责处理文件系统相关的功能，设备驱动程序模块负责处理硬件设备的驱动等等。

通过分析这些模块的源代码，我们能够深入了解Linux操作系统的各个功能组成。

在Linux源代码中，有一些常见的模块是非常重要的，例如进程调度模块、内存管理模块和文件系统模块。

进程调度模块负责为不同的进程分配CPU时间，实现多任务处理能力。

内存管理模块负责管理系统的内存资源，包括内存的分配和释放。

文件系统模块负责处理文件的读写操作，提供文件系统的功能。

通过对这些重要模块的源代码进行分析，我们可以更加全面地了解Linux操作系统的内部工作原理。

除了这些模块以外，Linux源代码还包含了许多其他的功能和模块，例如设备驱动程序、网络协议栈、系统调用等等。

这些模块共同组成了一个完整的操作系统，为用户提供了丰富的功能和服务。

对于分析Linux源代码，我们可以使用一些工具和方法来辅助。

例如，我们可以使用文本编辑器来查看和修改源代码文件，使用编译器来编译和运行代码，使用调试器来调试代码等等。

解析 Linux 中的 VFS 文件系统机制

解析Linux 中的VFS 文件系统机制级别：初级Ricard Chen (ricard_chen@)XML error: Please enter a value for the author element's jobtitle attribute, or the company-name element, or both.2005 年4 月01 日本文阐述Linux 中的文件系统部分，源代码来自基于IA32 的2.4.20 内核。

总体上说Linux 下的文件系统主要可分为三大块：一是上层的文件系统的系统调用，二是虚拟文件系统VFS(Virtual Filesystem Switch)，三是挂载到VFS 中的各实际文件系统，例如ext2，jffs 等。

本文侧重于通过具体的代码分析来解释Linux 内核中VFS 的内在机制，在这过程中会涉及到上层文件系统调用和下层实际文件系统的如何挂载。

文章试图从一个比较高的角度来解释Linux 下的VFS 文件系统机制。

1. 摘要本文阐述Linux 中的文件系统部分，源代码来自基于IA32 的2.4.20 内核。

本文侧重于通过具体的代码分析来解释Linux 内核中VFS 的内在机制，在这过程中会涉及到上层文件系统调用和下层实际文件系统的如何挂载。

文章试图从一个比较高的角度来解释Linux下的VFS 文件系统机制，所以在叙述中更侧重于整个模块的主脉络，而不拘泥于细节，同时配有若干张插图，以帮助读者理解。

相对来说，VFS 部分的代码比较繁琐复杂，希望读者在阅读完本文之后，能对Linux 下的VFS 整体运作机制有个清楚的理解。

建议读者在阅读本文前，先尝试着自己阅读一下文件系统的源代码，以便建立起Linux 下文件系统最基本的概念，比如至少应熟悉super block, dentry, inode，vfsmount 等数据结构所表示的意义，这样再来阅读本文以便加深理解。

linux_kernel_fuse_源码剖析

FUSE源码剖析1. 前言本文是对FUSE-2.9.2源码的学习总结。

FUSE代码在用户空间和内核空间都有运行，为了突出重点，先简要描述了在基于FUSE的用户空间文件系统中执行write操作的一般流程，接下来介绍了重要的数据结构，最后以FUSE的运行过程为线索，剖析FUSE程序运行过程的3个关键步骤：1.FUSE模块加载2.mount和open过程3.对文件write。

对于虚拟文件系统和设备驱动的相关概念本文仅作简要说明。

需要说明的是，由于内核的复杂性及个人能力的有限，本文省略了包括内核同步，异常检查在内的诸多内容，希望可以突出重点。

2. FUSE下write的一般流程图1在基于FUSE的用户空间文件系统中执行write操作的流程如图1所示(由于版面关系，图中部分函数是缩写，请参考源码)：1.客户端在mount目录下面，对一个regular file调用write, 这一步是在用户空间执行2.write内部会调用虚拟文件系统提供的一致性接口vfs_write3.根据FUSE模块注册的file_operations信息，vfs_write会调用fuse_file_aio_write，将写请求放入fuse connection的request pending queue, 随后进入睡眠等待应用程序reply4.用户空间的libfuse有一个守护进程通过函数fuse_session_loop轮询杂项设备/dev/fuse, 一旦request queue有请求即通过fuse_kern_chan_receive接收5.fuse_kern_chan_receive通过read读取request queue中的内容，read系统调用实际上是调用的设备驱动接口fuse_dev_read6.在用户空间读取并分析数据，执行用户定义的write操作，将状态通过fuse_reply_write返回给kernel7.fuse_reply_write调用VFS提供的一致性接口vfs_write8.vfs_write最终调用fuse_dev_write将执行结果返回给第3步中等待在waitq的进程，此进程得到reply 后，write返回3. 数据结构本节主要介绍了FUSE中比较重要的数据结构，需要说明的是图示中只列出了与叙述相关的数据成员，完整的数据结构细节请参考源码。

Linux内核源代码的阅读和工具具体介绍

Linux内核源代码的阅读和工具具体介绍Linux内核源代码的阅读和工具具体介绍Linux的内核源代码可以从很多途径得到。

一般来讲，在安装的linux系统下，/usr/src/linux目录下的东西就是内核源代码。

另外还可以从互连网上下载,解压缩后文件一般也都位于linux目录下。

内核源代码有很多版本，目前最新的版本是2.2.14。

许多人对于阅读Linux内核有一种恐惧感，其实大可不必。

当然，象Linux内核这样大而复杂的系统代码，阅读起来确实有很多困难，但是也不象想象的那么高不可攀。

只要有恒心，困难都是可以克服的。

任何事情做起来都需要有方法和工具。

正确的方法可以指导工作，良好的工具可以事半功倍。

对于Linux内核源代码的阅读也同样如此。

下面我就把自己阅读内核源代码的一点经验介绍一下，最后介绍Window平台下的一种阅读工具。

对于源代码的阅读，要想比较顺利，事先最好对源代码的知识背景有一定的了解。

对于linux内核源代码来讲，基本要求是：⑴操作系统的基本知识；⑵对C语言比较熟悉，最好要有汇编语言的知识和GNUC对标准C的扩展的知识的了解。

另外在阅读之前，还应该知道Linux内核源代码的整体分布情况。

我们知道现代的操作系统一般由进程管理、内存管理、文件系统、驱动程序、网络等组成。

看一下Linux内核源代码就可看出，各个目录大致对应了这些方面。

Linux内核源代码的组成如下（假设相对于linux目录）：arch这个子目录包含了此核心源代码所支持的硬件体系结构相关的核心代码。

如对于X86平台就是i386。

include这个目录包括了核心的大多数include文件。

另外对于每种支持的`体系结构分别有一个子目录。

init此目录包含核心启动代码。

mm此目录包含了所有的内存管理代码。

与具体硬件体系结构相关的内存管理代码位于arch/*/mm目录下，如对应于X86的就是arch/i386/mm/fault.c。

linux操作系统的基本原理

linux操作系统的基本原理
Linux操作系统是一种开源的自由操作系统，其基本原理包括以下几个方面：
1. 内核：Linux操作系统的核心是内核，它是操作系统的核心模块，控制着系统的所有硬件和软件资源。

内核具有多任务处理、进程管理、文件系统管理、设备管理、内存管理等功能。

2. 虚拟文件系统：Linux操作系统使用虚拟文件系统（VFS）作为文件系统的框架。

VFS为所有文件系统提供了一个通用的接口，使得文件系统可以互相转换。

3. Shell：Linux操作系统使用的命令行接口被称为Shell。

Shell是用户与内核交互的一种方式，用户可以通过Shell来执行命令、管理文件、创建进程等。

4. 程序库：Linux操作系统提供了一系列的程序库，如C库、X库等，这些程序库提供了一些基本的函数和工具，方便程序员开发应用程序。

5. 系统调用：Linux操作系统提供了大量的系统调用，它们是用户程序和内核之间的接口。

用户程序可以通过系统调用来访问内核提供的各种服务，如读写文件、创建进程、网络通信等。

Linux操作系统的基本原理为开发者和用户提供了一个稳定、高效、灵活的操作系统。

它的开源特性使得用户可以自由地修改和定制操作系统，满足不同需求。

- 1 -。

Linux0.01内核源代码及注释

Bootsect.s(1-9)!! SYS_SIZE is the number of clicks (16 bytes) to be loaded.! 0x3000 is 0x30000 bytes = 196kB, more than enough for current! versions of linux ! SYS_SIZE 是要加载的节数（16 字节为1 节）。

0x3000 共为1 2 3 4 5 60x7c000x00000x900000x100000xA0000system 模块代码执行位置线路0x90200! 0x30000 字节=192 kB（上面Linus 估算错了），对于当前的版本空间已足够了。

!SYSSIZE = 0x3000 ! 指编译连接后system 模块的大小。

参见列表1.2 中第92 的说明。

! 这里给出了一个最大默认值。

!! bootsect.s (C) 1991 Linus Torvalds!! bootsect.s is loaded at 0x7c00 by the bios-startup routines, and moves! iself out of the way to address 0x90000, and jumps there.!! It then loads 'setup' directly after itself (0x90200), and the system! at 0x10000, using BIOS interrupts.!! NOTE! currently system is at most 8*65536 bytes long. This should be no! problem, even in the future. I want to keep it simple. This 512 kB! kernel size should be enough, especially as this doesn't contain the! buffer cache as in minix!! The loader has been made as simple as possible, and continuos! read errors will result in a unbreakable loop. Reboot by hand. It! loads pretty fast by getting whole sectors at a time whenever possible.!! 以下是前面这些文字的翻译：! bootsect.s (C) 1991 Linus Torvalds 版权所有!! bootsect.s 被bios-启动子程序加载至0x7c00 (31k)处，并将自己! 移到了地址0x90000 (576k)处，并跳转至那里。

memprocfs 用法

memprocfs是Linux内核中的一个虚拟文件系统，用于在内存中创建和管理进程的内存信息。

它提供了一种方便的方式来访问和操作进程的内存映射、内存信息和其他与内存相关的数据。

在使用memprocfs之前，您需要了解Linux内核中关于内存管理的相关知识。

memprocfs的使用通常需要与Linux内核中的其他组件一起使用，例如proc文件系统、mmap系统调用等。

如果您需要使用memprocfs来创建和管理进程的内存信息，您需要了解如何使用Linux内核提供的API和工具来操作memprocfs。

这些API和工具通常包括mmap系统调用、proc文件系统、内存管理函数等。

需要注意的是，memprocfs的使用需要一定的Linux内核编程经验和知识，并且需要对Linux内核中的内存管理机制有一定的了解。

如果您不熟悉这些内容，建议先学习相关的知识和技能，然后再尝试使用memprocfs。

Linux虚拟文件系统分析

系统结构，人工智能。
２１００年第９期
钟柏松等：ｉｕＬｎｘ虚拟文件系统分析
ｇｊｉｄ；ｉｄ
ｕｄｔｉ
＿
７７
型，模型能够表示所有支持的文件系统。因此，该
ＶＳＦ使得用户可以直接使用Ｌｎｘ的系统调用而无ｉｕ需考虑具体文件系统和实际物理介质。当然，要实现每个具体的文件系统，须将其物理组织结构转换为必
现该行为分离开来。
收稿日期：００４１２１－・９０
图１ＶＳ的分层结构Ｆ
Ⅶ Ｓ的通用文件模型
ＶＳ的主要思想在于引入了一个通用的文件模Ｆ
作者简介：Ｉ（９７）男，ｔｇ１８，江西九江人，昌大学信息工程学院硕士研究生，究方向：￣ｋ南研系统结构，工智能；人张字成（９２）男，西宜春人，１８．，江硕士研究生，研究方向：系统结构，工智能；明建（９０）男，人周１７－，江西吉安人，副教授，研究方向：
（昌大学信．￣学院，西南昌３０３）南ｇｚｒ＿江３０１
摘要：首先简要地介绍Ｌｎｘ系统中虚拟文件系统（Ｆ）ｉｕＶＳ的分层抽象，然后详细分析ＶＳ通用模型中的四个对象类型及Ｆ
内核中实现它们的数据结构，最后介绍它们之间是如何联系起来的。通过对其分析，读者加深对ＶＳ系统的理解。使Ｆ关键词：ｉｕ；虚拟文件系统；级块；索引节点Ｌｎｘ超中图分类号：Ｐ０Ｔ３１文献标识码：Ａｄｉ０３６／．ｓ．０６２７．０００．２ｏ：１．９９ｊｉｎ１０－４５２１．９０１ｓ

linux 数据结构书籍

linux 数据结构书籍Linux 数据结构书籍导读：本文将介绍几本关于Linux数据结构的优秀书籍，这些书籍涵盖了Linux操作系统内核中常用的数据结构及其应用。

通过深入学习这些书籍，读者可以更好地理解Linux内核的设计原理和实现机制。

一、《深入理解Linux内核》《深入理解Linux内核》是一本经典的Linux内核教材，其中包含了大量关于Linux内核的数据结构的介绍。

书中详细讲解了Linux 内核中常用的数据结构，如链表、哈希表、红黑树等，以及它们在Linux内核中的具体应用。

此外，本书还介绍了Linux内核中的进程管理、内存管理、文件系统等重要模块，读者通过学习这些模块的实现原理，可以更进一步理解Linux内核中各种数据结构的使用方法和效果。

二、《Linux内核设计与实现》《Linux内核设计与实现》是一本面向Linux内核开发者的权威指南，其中包含了大量深入的数据结构讲解。

该书从Linux内核的整体架构出发，一步一步地介绍了Linux内核中常用的数据结构，如链表、队列、栈等，以及它们在Linux内核中的应用场景。

此外，书中还详细讲解了Linux内核的进程管理、内存管理、文件系统等关键模块，读者通过学习这些模块的实现原理，可以更好地掌握Linux内核中各种数据结构的使用技巧和性能优化方法。

三、《Linux内核源代码情景分析》《Linux内核源代码情景分析》是一本通过实例分析Linux内核源代码的书籍，其中涵盖了大量关于Linux内核数据结构的讲解。

该书以实际的源代码为例，从整体到细节，逐步讲解了Linux内核中的数据结构及其应用。

通过学习这本书，读者可以深入了解Linux 内核中各种数据结构的实现原理和使用方法，并通过阅读和分析源代码，掌握Linux内核的开发技巧和调试方法。

四、《Linux设备驱动开发详解》《Linux设备驱动开发详解》是一本面向Linux设备驱动开发者的实用指南，其中包含了丰富的数据结构讲解。

Linux内核链表及其在虚拟文件系统中的应用

Ｌｎｘ内核链表及其在虚拟文件系统中的应用ｉｕ
梁琛，陈莉君
７０２）１１１（西安邮电学院计算机学院，西西安陕
摘要：了提高代码的重用性，ｉｕ为Ｌｎｘ内核提供了一种抽象的双向循环链表结构。通过对这种双向循环链表及其在
）；
ｈ叵叵叵固匡巨仁 … 圃鲥
Ｉ＝＝＝＝二＝＝二二二＝＝＝＝＝二＝＝＝二二＝＝＝
图１双向循环链表结构
ｌ
Ｌｎｘ内核中双向循环链表的构造、本操作及其ｉｕ基在虚拟文件系统中的应用，以及如何在用户程序中利用这种巧妙的设计，高编程效率。提
收稿日期：０１１０２１ —０ —２
链表中的位置，需要做的工作就是：所修改插入结点
的前后向指针，以及其前驱结点的后向指针和后继
结点的前向指针，图２示。如所
基金项目：安邮电学院中青年科研基金资助项目（０ —４９西１３０３）
传统的双向循环链表是将每个结点的基本信息
定义在结构体类型中，在结构体类型中增加指向并
找等基本操作函数，是通常链表这些基本操作的但执行步骤是基本相同的，只是由于结构体类型不而同，就需要重写代码，费程序员大量不必要的时花问。在Ｌｎｘ内核源代码中也大量用到了这种数据ｉｕ结构，如果需要为每一个链表都编写基本操作函数，就会有大量的重复性代码。在研究Ｌｎｘ的虚拟文ｉｕ件系统时，现其中使用的双向循环链表并不需要发

Linux内核源代码(free)

内核版本发行版本
Linux系统的好处 Linux的运行及相关基本概念
什么是Linux？
Linux是一个类Unix（Unix-like）的操作系统，在1991年发行了它的第一个版本在Linux内核维护网站上，“What is Linux?”
Portable Operating System Interface Standard 可移植操作系统接口标准由IEEE制订，并由ISO接受为国际标准。 Institute for Electrical and Electronic Engineers 电气电子工程师学会[美] International Organization for Standardization 国际标准化组织制定各行各业各种产品和服务的技术规范（国际标准）
Linux简介
什么是Linux？ “Linux”在不同的语境下的含义 Linux发展简史 Linux操作系统的主要内容 Linux版本
内核版本发行版本
Linux系统的好处 Linux的运行及相关基本概念
“Linux”
在不同的语境下，“Linux”具有不同的内涵，例如：
Linux发展简史
1991年11月，芬兰赫尔辛基大学的学生 Linus Torvalds写了个小程序，后来取名为Linux，放在互联网上。他表达了一个愿望，希望借此搞出一个操作系统的“内核”来，这完全是一个偶然事件 1993，在一批高水平黑客的参与下，诞生了Linux 1.0 版 1994年，Linux 的第一个商业发行版 Slackware 问世
基于I386的Linux使用int 0x80进行系统调用
I386系统的基本概念
代码的运行堆栈的概念内核态与用户态中断/异常/系统调用虚拟内存

Linux KVM虚拟化源代码分析文档

KVM虚拟机源代码分析1，KVM结构及工作原理1.1K VM结构KVM基本结构有两部分组成。

一个是KVM Driver ，已经成为Linux 内核的一个模块。

负责虚拟机的创建，虚拟内存的分配，虚拟CPU寄存器的读写以及虚拟CPU的运行等。

另外一个是稍微修改过的Qemu，用于模拟PC硬件的用户空间组件，提供I/O设备模型以及访问外设的途径。

图1 KVM基本结构KVM基本结构如图1所示。

其中KVM加入到标准的Linux内核中，被组织成Linux中标准的字符设备(/dev/kvm)。

Qemu通KVM提供的LibKvm应用程序接口，通过ioctl系统调用创建和运行虚拟机。

KVM Driver使得整个Linux成为一个虚拟机监控器。

并且在原有的Linux两种执行模式(内核模式和用户模式)的基础上，新增加了客户模式，客户模式拥有自己的内核模式和用户模式。

在虚拟机运行下，三种模式的分工如下：客户模式：执行非I/O的客户代码。

虚拟机运行在客户模式下。

内核模式：实现到客户模式的切换。

处理因为I/O或者其它指令引起的从客户模式的退出。

KVM Driver工作在这种模式下。

用户模式：代表客户执行I/O指令Qemu运行在这种模式下。

在KVM模型中，每一个Guest OS 都作为一个标准的Linux进程，可以使用Linux的进程管理指令管理。

在图1中./dev/kvm在内核中创建的标准字符设备，通过ioctl系统调用来访问内核虚拟机，进行虚拟机的创建和初始化；kvm_vm fd是创建的指向特定虚拟机实例的文件描述符，通过这个文件描述符对特定虚拟机进行访问控制；kvm_vcpu fd指向为虚拟机创建的虚拟处理器的文件描述符，通过该描述符使用ioctl系统调用设置和调度虚拟处理器的运行。

1.2K VM工作原理KVM的基本工作原理：用户模式的Qemu利用接口libkvm通过ioctl系统调用进入内核模式。

KVM Driver为虚拟机创建虚拟内存和虚拟CPU后执行VMLAUCH指令进入客户模式。

LINUX虚拟文件系统分析_朱作付

文章编号:1009-2269(2003)03-0037-03LINUX 虚拟文件系统分析朱作付1,吕　强2(1.徐州工业职业技术学院,江苏徐州　221006;2.苏州大学,江苏苏州　215006)摘要:采用过程分析的方法,通过对VFS 系统的文件操作过程和文件访问过程的初步分析,总结了Linux 的VFS 文件系统在其工作方式及其结构上的一些优点,以便于更好地认识VFS 文件系统的特点,加深对VFS 系统的理解。

关　键　词:LI NUX ;虚拟文件系统(VFS );DE NTRY ;I NODE中图分类号:TP 316文献标识码:A1　Linux 的虚拟文件系统概述 Linux 是近年来发展起来的一种新型的操作系统,其最重要的特征之一就是支持多种文件系统,使其更加灵活,从而与许多其它的操作系统共存。

Linux 支持ext ,ext2,xia ,minix ,umsdos ,msdos ,vfat ,pr oc ,smb ,ncp ,hpfs ,affs 以及ufs 等多种文件系统。

为了实现这一目的,Linux 对所有的文件系统采用统一的文件界面,用户通过文件的操作界面来实现对不同文件系统的操作。

对于用户来说,我们不要去关心不同文件系统的具体操作过程,而只是对一个虚拟的文件操作界面来进行操作,这个操作界面就是Linux 的虚拟文件系统(VFS )[1]。

形象地说,Linux 的内核好象一个PC 机的母板,VFS 就是上面的一个插槽,具体的文件系统就是一块块的接口卡。

因此,每一个文件系统之间互不干扰,而只是调用相应的程序来实现其功能。

在Linux 的内核文件中,VFS 和具体的文件系统程序都放在Linux FS 中,其中每一种文件系统对应一个子目录,另外还有一些共用的VFS 程序。

在具体的实现上,每个文件系统都有自己的文件操作数据结构file -operations 。

所以,VFS 作为Linux 内核中的一个软件层,用于给用户空间的程序提供文件系统接口,同时也提供了内核中的一个抽象功能,允许不同的文件系统很好地共存。

Linux 源代码分析

Linux内核（2.6.13.2）源代码分析苗彦超摘要：1系统启动1.1汇编代码head.S及以前设置CPU状态初值，创建进程0，建立进程堆栈：movq init_rsp(%rip), %rsp，init_rsp定义.globl init_rspinit_rsp:.quad init_thread_union+THREAD_SIZE-8即将虚地址init_thread_union+THREAD_SIZE-8作为当前进程（进程0）核心空间堆栈栈底，init_thread_union定义于文件arch/x86_64/kernel/init_task.c中：union thread_union init_thread_union __attribute__((__section__(".data.init_task"))) ={INIT_THREAD_INFO(init_task)};INIT_THREAD_INFO定义于文件include/asm-x86_64/thread_info.h中，初始化init_thread_union.task = &init_task，init_task同样定义于文件init_task.c中，初始化为：struct task_struct init_task = INIT_TASK(init_task);INIT_TASK宏在include/linux/init_task.h中定义。

全部利用编译时静态设置的初值，将进程0的控制结构设置完成，使进程0可以按普通核心进程访问。

init_task.mm = NULL; init_task.active_mm = INIT_MM(init_mm), init_m = “swapper”INIT_MM将init_mm.pgd初始化为swapper_pg_dir，即init_level4_pgt，定义与head.S中。

linux内核模块及内核编译过程

Linux内核模块及内核编译过程一、引言Linux内核是Linux操作系统的核心组件，负责管理系统的硬件和软件资源。

内核模块是一种动态加载到内核中的代码，用于扩展和添加新的功能。

本文将介绍Linux内核模块的概念、编写方法以及内核编译过程。

二、Linux内核模块内核模块是一种动态加载到内核中的代码，用于扩展和添加新的功能。

它是一种轻量级的解决方案，可以在不重新编译整个内核的情况下添加或删除功能。

内核模块可以使用内核提供的API，以实现与内核其他部分的交互。

编写内核模块需要了解内核的内部结构和API。

通常，内核模块是用C语言编写的，因为C语言与汇编语言有良好的交互性，并且内核本身也是用C语言编写的。

编写内核模块的基本步骤如下：1.编写模块的源代码：使用C语言编写模块的源代码，并确保遵循内核的编码风格和约定。

2.编译模块：使用内核提供的工具和方法将源代码编译成模块。

3.加载和卸载模块：使用insmod命令将模块加载到内核中，使用rmmod命令卸载模块。

三、内核编译过程内核编译是将源代码转换成可在计算机上运行的二进制代码的过程。

Linux内核的编译过程可以分为以下几个步骤：1.配置内核：使用make menuconfig或make xconfig等工具，根据需要选择要包含在内核中的功能和选项。

2.生成Makefile：根据配置结果生成Makefile文件，该文件用于指导make命令如何编译内核。

3.编译内核：使用make命令根据Makefile编译内核。

这个过程包括编译源代码、生成目标文件、链接目标文件等步骤。

4.安装内核：将编译好的内核映像安装到系统中，以便在启动时加载。

5.配置引导加载程序：将引导加载程序配置为加载新编译的内核映像。

四、总结本文介绍了Linux内核模块的概念、编写方法以及内核编译过程。

通过了解这些知识，我们可以更好地理解Linux操作系统的内部原理，并根据需要定制和优化系统的功能。

[重点]linux源码分析

[重点]linux源码分析linux源码分析Linux内核源代码中的C语言代码Linux 内核的主体是以 GNU的 C 语言编写的，GNU为此提供了编译工具gcc。

GNU对 C 语言本身(在 ANSI C 基础上)做了不少扩充，可能是读者尚未见到过的。

另一方面，由于内核代码，往往会用到一些在应用程序设计中不常见的语言成分或编程技巧，也许使读者感到陌生。

本书并非介绍 GNU C语言的专著，也非技术手册，所以不在这里一一列举和详细讨论这些扩充和技巧。

再说，离开具体的情景和上下文，罗列一大堆规则，对于读者恐怕也没有多大帮助。

所以，我们在这里只是对可能会影响读者阅读 Linux 内核源程序，或使读者感到困惑的一些扩充和技巧先作一些简单的介绍。

以后，随着具体的情景和代码的展开，在需要时还会结合实际加以补充。

首先，gcc 从 C++语言中吸收了“inline”和“const”。

其实，GNU 的 C 和C++是合为一体的，gcc既是 C 编译又是 C++编译，所以从 C++中吸收一些东西到 C 中是很自然的。

从功能上说，inline 函数的使用与#define 宏定义相似，但更有相对的独立性，也更安全。

使用 inline函数也有利于程序调试。

如果编译时不加优化，则这些inline 就是普通的、独立的函数，更便于调试。

调试好了以后，再采用优化重新编译一次，这些 inline函数就像宏操作一样融入了引用处的代码中，有利于提高运行效率。

由于 inline 函数的大量使用，相当一部分的代码从.c 文件移入了.h 文件中。

还有，为了支持 64 位的CPU结构(Alpha 就是 64 位的)，gcc 增加了一种新的基本数据类型“longlong int”，该类型在内核代码中常常用到。

许多 C 语言都支持一些“属性描述符”(attribute)，如“aligned”、“packed”等等;gcc 也支持不少这样的描述符。

这些描述符的使用等于是在 C 语言中增加了一些新的保留字。

Linux内核源码分析

Linux内核源码分析Linux内核在启动的时候需要一些参数，以获得当前硬件的信息或者启动所需资源在内存中的位置等等。

这些信息可以通过bootloader 传递给内核，比较常见的就是cmdline。

以前我在启动内核的时候习惯性的通过uboot传递一个cmdline给内核，没有具体的分析这个过程。

最近在分析内核启动过程的时候，重新看了一下内核启动参数的传递过程，彻底解决一下在这方面的疑惑。

一、bootloader与内核的通讯协议内核的启动参数其实不仅仅包含在了cmdline中，cmdline不过是bootloader传递给内核的信息中的一部分。

bootloader和内核的通信方式根据构架的不同而异。

对于ARM构架来说，启动相关的信息可以通过内核文档（Documentation/arm/Booting）获得。

其中介绍了bootloader与内核的通信协议，我简单总结如下：（1）数据格式：可以是标签列表（tagged list）或设备树（device tree）。

（2）存放地址：r2寄存器中存放的数据所指向的内存地址。

在我所做过的开发中，都是使用tagged list的，所以下面以标签列表为例来介绍信息从bootloader（U-boot）到内核(Linux-3.0)的传递过程。

内核文档对此的说明，翻译摘要如下：1.4a. 设置内核标签列表2.--------------------------------3.4.bootloader必须创建和初始化内核标签列表。

一个有效的标签列表以ATAG_CORE标签开始，且以ATAG_NONE标签结束。

ATAG_CORE标签可以是空的，也可以是非空。

一个空ATAG_CORE标签其 size 域设置为 '2' (0x00000002)。

ATAG_NONE标签的 size 域必须设置为 '0'。

5.6.在列表中可以保存任意数量的标签。