linux内核培训

内核编译文件分析





Linux内核代码使用KBuild作为Makefile的基础架构。 Kbuild定义了若干的内置变量，本节介绍Kbuild的主要内置 变量和常用方法。 1．目标定义 2．内嵌对象 - obj-y 3．可加载模块 - obj-m 4．导出符号目标 5．库文件 - lib-y 6．目录递归 7．编译标记 8．依赖关系 9．特殊规则 10．$(CC)支持功能

还有一些其他操作系统没有的特色，比如

一个典型的Linux操作系统的结构
(the users) Shells and commands Compilers and interpreters System libraries System-call interface to the kernel Signals terminal handling character I/O system terminal drivers File system swapping block I/O system disk and tape driver CPU scheduling page replacement demand paging virtual memoryr
Linux内核定制教程
内核是操作系统的核心，通常说的Linux是指Linux操作系统的内 核，是一组系统管理软件的集合。Linux内核是目前最流行的开 源操作系统之一，由于其代码的高度开放性，越来越多的人参 与到Linux内核的研究和开发中。Linux内核的功能也在不断提高， 性能在不断改进。操作系统内核是软件开发领域比较深的技术 点，需要结合软硬件知识才能深入理解。
Linux简介



Linux是最受欢迎的自由电脑操作系统。它是一个用C语言写成，符合 POSIX标准的类Unix操作系统。Linux最早是由芬兰黑客 Linus Torvalds为尝试在英特尔x86架构上提供自由免费的类Unix操作系统 而开发的。该计划开始于1991年，这里有一份Linus Torvalds当时在 Usenet新闻组comp.os.minix所登载的贴子，这份著名的贴子标志着 Linux计划的正式开始。 在计划的早期有一些Minix 黑客提供了协助，而今天全球无数程 序员正在为该计划无偿提供帮助。 技术上说Linux是一个内核。“内核”指的是一个提供硬件抽象 层、磁盘及文件系统控制、多任务等功能的系统软件。一个内核不是 一套完整的操作系统。一套基于Linux内核的完整操作系统叫作Linux 操作系统，或是GNU/Linux。
内核编译系统

Linux内核代码的复杂，需要一个强大的 工程管理系统，幸好GNU提供了Makefile 机制，此外，内核的开发者们还提供了 KBuild机制。通过Makefile和KBuild的结 合，可以出色的管理Linux内核代码。 Linux内核的编译系统和代码结构是紧密 联系的，了解内核编译系统对分析内核 代码和编译内核都有帮助作用。

查看内核版本号的方式是 打开一个终端。输入命令uname -r 查看发行版本号的方法是” 用cat命令/etc目录下的issue文件或release文 件


Linux操作系统分类

1）标准linux 2）uClinux 无MMU支持的linux系统，运行在无MMU的CPU上; 3）Linux-RT 是最早在linux上实现硬实时支持的linux发行版本; 4）Linux/RTAI 支持硬实时的linux，于RT-linux最大的不同之处在于 RTAI定义了RTHAL，它将RTAI需要在linux中修改的部 分定义成一组API接口，RTAI只使用API接口与linux交 互; 5）Embedix 由Lineo公司开发，基于PowerPC和x86平台开发的。 6）Blue Cat Linux 7）Hard Hat Linux来自


微内核设计的一个优点是在不影响系统其他部分的情况下，用更高效 的实现代替现有文件系统模块将会更加容易。我们甚至可以在系统运 行时将开发出的新系统模块或者需要替换 现有模块的模块直接而迅速地加入系统。另外一个优点是不需要 的模块将不会被加载到内存中，因此，微内核就可以更有效地利用内 存。 单内核（monolithic kernel）—单内核是一个很大的进程。它的内部 又可以被分为若 干模块（或者是层次或其他）。但是在运行的时候，它是一个独 立的二进制大映象。其模 块间的通讯是通过直接调用其他模块中的函数实现的，而不是消 息传递。 单内核的支持者声称微内核的消息传递开销引起了效率的损失。 微内核的支持者则认为因 此而增加的内核设计的灵活性和可维护性可以弥补任何损失。
内核顶层Makefile分析


编译内核代码的时候，顶层Makefile文件在开始编译子目录下的 代码之前，设置编译环境和需要用到的变量。顶层Makefile文件 包含通用部分，arch/$(ARCH) /Makefile包含该体系架构所需的 设置。因此arch/$(ARCH)/Makefile会设置一些变量和少量的目标。 1．设置变量 2．增加预设置项 3．目录表 4．引导映像 5．编译非内核目标 6．编译引导映像命令 7．定制编译命令 8．预处理连接脚本
用户应用程序
Shell，lib
System call Kernel implementation 对硬件资 源的管理
Kernel interface to the hardware Terminal controllers terminals Device controllers disks and tapes Memory controllers physical memory
Linux版本

Linux的内核版本 几种流行的Linux发行版本
几种流行的Linux发行版本
Linux内核解压缩

例子 #bzip2 -d linux-2.6.34.tar.bz2
Linux内核代码的工程结构

随着Linux内核功能的不断增加，内核代 码也在飞速增长，目前2.6版本的内核代 码早已达到数百万行。如此庞大的代码 量，不仅给学习带来困难，对代码的维 护也是一个不小的挑战，幸好Linux内核 开发人员早就考虑到了这一点，使得 Linux内核代码组织有序，本节重点讲述 Linux内核代码的结构。
Linux内核的类型



微内核（microkernel）—在微内核中，大部分内核都作为独立的 进程在特权状态下运行，它们通过消息传递进行通讯。在典型情 况下，每个概念模块都有一个进程。因此，如 果在设计中有一个 系统调用模块，那么就必然有一个相应的进程来接收系统调用， 并和能 够执行系统调用的其他进程（或模块）通讯以完成所需任 务。 在这些设计中，微内核部分经常只不过是一个消息转发站： 当系统调用模块要给文件系统模块发送消息时，消息直接通过内 核转发。这种方式有助于实现模块间的隔离（某些时候 ，模块也 可以直接给其他模块传递消息）。在一些微内核的设计中，更多 的功能，如I/O 等，也都被封装在内核中了。但是最根本的思想还 是要保持微内核尽量小，这样只需要把微内核本身进行移植就可 以完成将整个内核移植到新的平台上。其他模块都只依赖于微内 核或其他模块，并不直接直接依赖硬件。
linux 内核发展历史

Linux最早是由芬兰人Linus Torvalds设计的。当时由于UNIX的商业化， Andrew Tannebaum教授开发了Minix操作系统以便于不受AT&T许可 协议的约束，为教学科研提供一个操作系统。当时发布在Internet上， 免费给全世界的学生使用。Minix具有较多UNIX的特点，但与UNIX不 完全兼容。1991年10月5日，Linus为了给Minix用户设计一个比较有 效的UNIX PC版本，自己动手写了一个“类Minix”的操作系统。整个 故事从两个在端终上打印AAAA...和BBBB...的进程开始的，当时最初 的内核版本是0.02。Linus Torvalds将它发到了Minix新闻组，很快就 得到了反应。Linus Torvalds在这种简单的任务切换机制上进行扩展， 并在很多热心支持者的帮助下开发和推出了Linux的第一个稳定的工 作版本。1991年11月，Linux0.10版本推出，0.11版本随后在1991年 12月推出，当时将它发布在Internet上，免费供人们使用。当Linux非 常接近于一种可靠的/稳定的系统时，Linus决定将0.13版本称为0.95 版本。1994年3月,正式的Linux 1.0出现了，这差不多是一种正式的独 立宣言。截至那时为止，它的用户基数已经发展得很大，而且Linux 的核心开发队伍也建立起来了。
几个重要的Linux内核文件



当用户编译一个Linux内核代码后，会生 成几个文件：vmlinuz，initrd.img，以及 System.map，如果读者配置过grub引导 管理器程序，会在/boot目录下看到这几 个文件。 1．vmlinuz文件 2．initrd文件 3．System.map文件
源代码目录布局

15.1.3节讲述了如何获取到Linux内核代码，通常会存放在 /usr/src目录下，如果是2.6版本的内核解压后会得到例 如’linux-2.6.xx’类型的目录，这个目录下存放的就是 Linux内核代码。进入内核代码目录，查看文件列表，会看 到许多的目录和文件，如果读者的系统有tree这个命令或 者脚本，可以查看到Linux内核代码的文件数，那会是一个 很庞大的结构。好在Linux内核代码的工程组织是很好的， 对于不同版本的内核，在工程组织上是基本一致的，有的 仅是功能上的差别。
Linux操作系统的主要内容


Linux是免费的、源代码开放的、符合POSIX 标准规范的操作系统 拥有现代操作系统具有的所有内容，例如