Linux内核命名的科学家,linux 第三周读书笔记

第一章 Linux内核简介

1.1 Unix的历史

由于Unix系统设计简洁并且在发布时提供源代码，所以许多其他组织和团体都对它进了进一步的开发。

Unⅸ虽然已经使用了40年，但计算机科学家仍然认为它是现存操作系统中最强大和最优秀的系统。从1969年诞生以来，由Dennis Ritchie和Ken Thompson的灵感火花点亮的这个Unix产物已经成为一种传奇，它历经了时间的考验依然声名不坠。

1.2 追寻Linus足迹：Linux简介

1.3 操作系统和内核简介

处理器在任何指定时间点上的活动范围可以概括为下列三者之一：

运行于内核空间，处于进程上下文，代表某个特定的进程执行。

运行于内核空间，处于中断上下文，与任何进程无关，处理某个特定的中断。

运行于用户空间，执行用户进程。

1.4 Linux内核和传统Unix内核的比较

Linux内核和传统UNIX内核特点的比较

Linux支持动态加载内核模块。

Linux支持对称多处理(SMP)机制

Linux内核可以抢占。

Linux内核并不区分线程和其他的一般进程

1.5 Linux内核版本

命名规则：

1.6 Linux内核开发者社区

这个社区最重要的论坛：Linux kernel mailing list(lkml)

1.7 小结

第二章 从内核出发

这一章介绍Linux内核一些基本常识：从何处获取源码，如何编译它，又如何安装新内核。

2.1 获取内核源码

在Linux内核官方网站，可以随时获取当前版本的Linux源代码，可以是完整的压缩形式，也可以是增量补丁形式。

除非特殊情况下需要Linux源码的旧版本，一般都希望拥有最新的代码。kernel.org是源码的库存之处，那些领导潮流的内核开发者所发布的增量补丁也放在这里。

2.1.1 使用Git

2.1.2 安装内核源代码

如果压缩形式是bzip2，则运行：

$ tar xvjf linux-x.y.z.tar.bz2

如果压缩形式是GNU的zip，则运行

$ tar xvzf linux-x.y.z.tar.gz

解压后的源代码位于linux-x.y.z.目录下。

何处安装源码:内核源码一般安装在/usr/src/linux目录下。

2.1.3 使用补丁

内核版本在不断更新，增量补丁可以作为版本转移的桥梁。

优点：节约了带宽，还省了时间

要应用增量补丁，从你的内部源码树开始,只是运行:

$ patch p1 < ../patch-x.y.z

一般说来,一个给定版本的内核补丁总是打在前一个版本上

2.2 内核源码树

内核源码树由很多目录组成，而大多数目录又包含更多的子目录。源码树的根目录及其子目录如表所示。

目录 描述

arch 特定体系结构的源码

crypto Crypto API

Documentation 内核源码文档

drivers 设备驱动程序

fs VFS和各种文件系统

include 内核头文件

init 内核引导和初始化

ipc 进程间通信代码

kernel 像调度程序这样的核心子系统

lib 通用内核函数

mm 内存管理子系统和VM

net 网络子系统

scripts 编译内核所用的脚本

security Linux安全模块

sound 语音子系统

usr 早期用户空间代码 (所谓的 initramfs)

2.3 编译内核

2.3.1 配置内核

在编译内核之前，首先你必须配置它。

可以配置的各种选项，以CONFIG_FEATURE形式表示，其前缀为CONFIG。

配置选项既可以用来决定那些文件编译进内核，也可以通过预处理命令处理代码。

这些配置项要么是二选一，要么是三选一。二选一就是yes或no。比如说CONFIG_PREEMPT就是二选一，表示内核抢占功能是否开启。三选一可以是yes、no或module。Module意味着该配置项被选定了，但编译的时候这部分功能的实现代码是以模块(一种可以动态安装的独立代码段)的形式生成。在三选一的情况下，显然yes选项表示把代码编译进主内核映像中，而不是作为一个模块。驱动程序一般都用三选一的配置项。

2.3.2 减少编译的垃圾信息

我们希望在编译时看到错误和警告信息，但对匆匆掠过屏幕的垃圾信息不感兴趣，可以用下面的技巧来实现愿望：

make > some_other_file

一旦需要查看编译的输出信息，可以查看这个文件。不过，因为错误和警告都会在屏幕上显示，所以你需要看这个文件的可能性不大。事实上，我只不过敲入如下命令

$ make > /dev/null

这就把无用的输出信息重定向到永无返回值的黑洞/dev/null。

2.3.3 衍生多个编译作业

为了以多个作业编译内核，使用以下命令：

$ make -jn

这里，n是要衍生的作业数，在实际中，每个处理器上一般衍生一个或者两个作业。例如，在一个双处理器上，可以输入如下命令：

$ make –j4

2.3.4 安装新内核

模块的安装是自动的，也是独立于体系结构的。以root身份，只要运行：

% make modules_install

就可以把所有已编译的模块安装到正确的主目录/lib下。

2.4 内核开发的特点

Linux内核编程与用户空间内应用程序开发的差异

Linux内核编程时不能访问C库

Linux内核编程时必须使用GNU C

Linux内核编程时缺乏像用户空间那样的内存保护机制。

Linux内核编程时浮点数很难使用。

内核只有一个很小的定长堆栈。

由于内核支持异步中断、抢占式和SMP，因此必须时刻注意同步和并发。

要考虑可移植性的重要性。

2.4.1 无libc库抑或无标准头文件

大部分常用的C库函数在内核中都已经得到实现了。比如说操作字符串的函数组就位于lib/string.c文件中。只要包含头文件，就可以使用它们。

在所有没有实现的函数中，最著名的就数printf()函数了。内核代码虽然无法调用printf()unix系统设计，但它可以调用printk()函数。

2.4.2 ＧＮＵ Ｃ

内核开发者使用的C语言涵盖了ISO C995标准和GNU C扩展特性。

内联(inline)函数

内联汇编

（编辑：92站长网）

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