【Linxu内核设计与实现】-第2章 从内核出发

第二章 从内核出发

主要内容：

Linux内核基本知识

• 获取源码
• 编译源码
• 安装新内核
• Linux内核程序开发特点
• 用户空间程序的区别

2.1 获取内核源码

www.kernel.org

2.1.1 使用git

git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6.git

git pull

2.1.2 安装内核源码

内核发布：

• GUN zip：tar xvzf  linux-x.y.z.tar.gz
• bzip2：tar xvjf linux-x.y.z.tar.bz2

2.1.3 使用补丁

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

2.2 内核源码树

目录说明arch特定体系结构的代码block块设备I/O层crypo加密APIDocumentation内核源码文档drivers设备驱动程序firmware使用某些驱动程序而需要的设备固件fsVFS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同样内核函数mm内存管理子系统和VMnet网络子系统samples示例，示范代码scripts编译内核所用的脚本securityLinux 安全模块sound语音子系统usr早期用户空间代码（所谓的initramfs）tools在Linux开发中有用的工具virt虚拟化基础结构

COPYING:内核许可证

CREDITS：内核开发者列表

MAINTAINERS：维护者列表

Makefile：内核Makefile

2.3编译内核

2.3.1 配置内核

（1）配置项：

• 2选一:YES NO
• 3选一:YES NO MODULE

（2）配置 make menuconfig

（3）编译 make

2.3.2 减少编译垃圾

make > ../detritus

make > /dev/null

2.3.3 衍生多个编译作业

make -jn

2.3.4 安装新内核

image

System.map

2.4 内核开发的特点

2.4.1 无libc库抑或无标准头文件

（1）对于内核来说，哪怕是一个C库的子集都太大太低效。

（2）大部分常用的C库函数在内核中都实现了，如操作字符串的函数组位于lib/string.c文件中。只要包含<linux/string.h>即可。

（3）头文件

基本头文件在内核目录下的include中，<linux/inotify.h>  --》 include/linux/inotify.h

体系结构相关的头文件在arch/arm/include/asm中，内核通过asm引用。

（4）printk()函数

把格式化好的字符串拷贝到内核日志缓冲区上。syslog程序就可以通过读取该缓冲区来获取内核信息。

printk(KERN_ERR "THIS IS A ERROR \n");

2.4.2 GUN C

（1）Linux内核是用C语言写的。内核不完全符合ANSI C标准。

（2）内联函数:

函数会在调用的地方展开，消除函数调用和返回所带来的开销。

C99和GUN C都支持内联函数

什么时候用：对时间要求高，本身长度又比较短的函数定义为内联函数。

定义形式：static inline void wolf（），必须在使用前定义（一般在头文件中定义）。

（3）内联汇编

内核使用汇编+c实现，偏向体系结构底层或者时间要求高的用汇编实现。

（4）分支声明

likely() 、unlikely()

2.4.3 没有内存保护机制

（1）用户程序非法内存访问，内核会发现错误，发送SIGSEGV信号，并结束整个进程。

（2）内核错误会导致oops

2.4.4 不要在内核中使用浮点数

2.4.5 容积小而固定的栈

2.4.6 同步和并发

内核需要特性都要求能够并发的访问共享数据。要求存在同步机制不出现竞争条件：

2.4.7 可移植性的重要性

大部分C代码应该与体系结构无关

2.5 总结

      内核拥有系统最高的管理权

补充学习：

（1）libc库

    libc是Stantard C Library的简称，它是符合ANSI C标准的一个标准函数库。libc库提供C语言中所使用的宏，类型的定义，字符串操作符，数学计算函数以及输入输出函数等。正如ANSI C是C语言的标准一样，libc只是一个函数库标准，每个操作系统都会按照该标准对标准库进行具体实现。通常我们所说的libc是特指某个操作系统的标准库，比如：在Linux操作系统下所说的libc即glibc。glibc是类Unix操作系统中使用最广泛的libc库，它的全称是GNU C Library.

http://blog.csdn.net/yasi_xi/article/details/9899599

http://blog.csdn.net/ruanjianruanjianruan/article/details/47264639

（2）syslog程序

     syslog是Linux系统默认的日志守护进程。默认的主配置文件和辅助配置文件分别是/etc/syslog.conf和/etc/sysconfig/syslog文件。通常，syslog 接受来自系统的各种功能的信息，每个信息都包括重要级。/etc/syslog.conf 文件通知 syslogd 如何根据设备和信息重要级别来报告信息。

https://www.cnblogs.com/bonelee/p/6234647.html

https://baike.baidu.com/item/syslog/2802901?fr=aladdin

（3）GUN C

     GNU计划，又称革奴计划，是由Richard Stallman在1983年9月27日公开发起的。它的目标是创建一套完全自由的操作系统。它在编写linux的时候自己制作了一个标准成为 GNU C标准。ANSI 美国国家标准协会,它对C做的标准ANSI C标准后来被国际标准协会接收成为 标准C 所以 ANSI C 和标准C是一个概念。

glibc和libc都是Linux下的C函数库，
libc是Linux下的ANSI C的函数库；
glibc是Linux下的GUN C的函数库；
ANSI C和GNU C有什么区别呢？
ANSI
C是基本的C语言函数库，包含了C语言最基本的库函数。
而GNU
C函数库是一种类似于第三方插件的东西，由于Linux是用C语言写的，所以Linux的一些操作是用Ｃ语言实现的，所以GUN组织开发了一个Ｃ语言的库.

http://blog.csdn.net/hzhongk/article/details/38258531

http://blog.sina.com.cn/s/blog_a2c2b1810100yvlj.html