【GNU/Linux kernel源码分析】刨根问底，速览，对初学者友好的底层理解，让你对内核不再迷茫-EW帮帮网

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特别鸣谢：木芯工作室、Ivan from Russia

为什么会写这样一篇“无效水文”，我想是由于我的这样一种强迫症，对于任何的学习，在不理解原理，无法把他与我的已知知识架构产生联系的时候，我会本能地拒绝这种知识，所以由于这种偏执，很多情况下拖慢了自己的进度，因为很多时候无法有效收集到有用的资料，软件实训的时候，老师只会丢给一个配置文件，然后在此基础上做一些修改开发，可以除了可以勉强做一个垃圾出来，没有任何意义。就连再去做一个垃圾的能力都没有。这种情况直到毕业我才感觉无法再继续这样的生活了，于是开始大量学习，阅读专业书籍。这次就想对这些原本困扰我的东西进行一次小的抛砖引玉式的总结，当然也是把别人已经写过的一些文章综合一下，让入门的人对此好奇的人产生初步印象。总之，人生没有白走的路。五年之前你正在梦想你今天的生活。还有，当我们在经历冬季的时候，新西兰正被春风吹拂。所以做自己认为对的事情吧。

1. Linux kernel

1. 源代码目录结构分析

1、Linux 内核源代码包括三个主要部分

1）内核核心代码：包括linux内核整体架构分析笔记描述的各子系统和子模块，以及其他支撑子系统，如：电源管理、linux初始化等。

2）非核心代码：例如库文件（因为 Linux 内核是一个自包含的内核，即内核不依赖其它的任何软件，自己就可以编译通过）、固件集合、
KVM（虚拟机技术）等。

3）编译脚本、配置文件、帮助文档、版权说明等辅助性文件。

在这里插入图片描述
include/ ：内核头文件，需要提供给外部模块（例如用户空间代码）使用。
kernel/ ： Linux 内核的核心代码，包含了 进程调度子系统，以及和进程调度相关的模块。
mm/ ：内存管理子系统
fs/ ---- VFS 子系统。虚拟文件系统（Virtual File System，简称 VFS）是 Linux 内核的子系统之一
net/ ---- 不包括网络设备驱动的网络子系统。
ipc/ ---- IPC（进程间通信）子系统。
arch// ---- 体系结构相关的代码，例如 arm, x86 等等。
arch//mach- ---- 具体的 machine/board 相关的代码。
arch//include/asm ---- 体系结构相关的头文件。
arch//boot/dts ---- 设备树（ Device Tree）文件。
init/ ---- Linux 系统启动初始化相关的代码。
block/ ---- 提供块设备的层次。
sound/ ---- 音频相关的驱动及子系统，可以看作“音频子系统”。
drivers/ ---- 设备驱动
lib/ ---- 实现需要在内核中使用的库函数，例如 CRC、 FIFO、 list、 MD5 等。
crypto/ ----- 加密、解密相关的库函数。
security/ ---- 提供安全特性（ SELinux）。
virt/ ---- 提供虚拟机技术（ KVM 等）的支持。
usr/ ---- 用于生成 initramfs 的代码。/usr不是user的缩写，其实usr是Unix Software Resource的缩写，也就是Unix操作系统软件资源所放置的目录，而不是用户的数据；所有系统默认的软件都会放置到/usr, 系统安装完时，这个目录会占用最多的硬盘容量
firmware/ ---- 保存用于驱动第三方设备的固件。
samples/ ---- 一些示例代码。
tools/ ---- 一些常用工具，如性能剖析、自测试等。
Kconfig, Kbuild, Makefile, scripts/ ---- 用于内核编译的配置文件、脚本等。
COPYING ---- 版权声明。
MAINTAINERS —-维护者名单。
CREDITS ---- Linux 主要的贡献者名单。
REPORTING-BUGS ---- Bug 上报的指南。
Documentation, README ---- 帮助、说明文档。

2. linux内核模块编程入门

这里的printk就是print kernal，意思是输出到内核，输出到日志文件

当模块插入执行初始化lkp__init()函数

当模块卸载执行退出函数lkp__exit()
代码示例：

//任何模块都要包含的三个头文件
#include <linux/module.h>    //(module<n>模块; 功能块)包含了对模块的版本控制
#include <linux/kernel.h>    //包含了常用的内核函数
#include <linux/init.h>    //包含了宏__init(告诉编译程序仅初始化的函数和变量)和__exit()
/*
    模块的初始化函数lkp_init()
    __init是用于初始化的修饰符
*/
static int __init lkp_init(void)    //加载函数的入口函数 相当于 main(void)
{
    printk("<1>Hello,world!from the kernel space...\n");//Linux内核下内核编程不能使用c的库
}
/*   
    模块的退出和清理函数lkp_exit()    //入口相对的出口
*/
static void __exit lkp(void)
{
    printk("<1>Goodbye,world!leaving kernel space...\n");
}
/*
    调用函数
*/
module_init(lkp_init);
module_exit(lkp_exit);
/*
    模块的许可证声明GPL
*/
MODULE_LICENSE("GPL");

3. 如何编译内核模块

内核模块的编译需要与常规用户空间应用程序略有不同。以前的内核版本要求我们关注这些设置，这些设置通常存储在Makefile中。虽然按层次结构组织，但许多冗余设置在次级Makefile中累积并使它们变大并且难以维护。幸运的是，有一种新方法可以做这些事情，称为kbuild，外部可加载模块的构建过程现在完全集成到标准内核构建机制中。要了解有关如何编译不属于官方内核的模块的更多信息（例如本指南中的所有示例），请参阅文件
linux / Documentation / kbuild / modules.txt 。

那么，让我们看一个简单的Makefile来编译一个名为hello-1.c的模块：

obj-m += hello-1.o
 
all:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules
 
clean:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

核心思想：告诉哪个头文件放在哪些地方

在这个文件里定义了三个变量

路径的变量
内核版本号变量
内核源代码所在路径变量

在这里插入图片描述

内核模块插入到内核里
超级用户的权限插入

#insmod + 模块名.ko
在这里插入图片描述

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4. 源码在线阅读的网站

源码在线阅读
 源码在线阅读2
linux内核编程入门

参考原文

linux内核源码分析笔记

2. 内核常用数据结构

Linux 内核代码中广泛使用了数据结构和算法，其中最常用的两个是链表和红黑树。
linux内核源码分析笔记

3. TTY

在 Linux 中，TTY也许是跟终端有关系的最为混乱的术语。. TTY是TeleTYpe的一个老缩写。. Teletypes，或者teletypewriters，原来指的是电传打字机，是通过串行线用打印机键盘通过阅读和发送信息的东西，和古老的电报机区别并不是很大。. 之后，当计算机只能以批处理方式运行时（当时穿孔卡片阅读器是唯一一种使程序载入运行的方式），电传打字机成为唯一能够被使用的“实时”输入/ 输出设备。. 最终，电传打字机被键盘和显示器终端所取代，但在终端或TTY接插的地方，操作系统仍然需要一个程序来监视串行端口。. 一个getty“Get TTY”的处理过程是：一个程序监视物理的TTY/终端接口。.

4. 晶振

晶振是一个被加了电压就会产生稳定节拍的东西，我们只需要找一个东西去记录节拍，便可以达到作为一个时钟信号的产生器。
在这里插入图片描述

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