［Linux内核设计与实现］Linux内核开发特点

Linux内核开发特点：

1. 内核编程时不能访问标准C库；
2. 内核编程时必须使用GNU C；
3. 内核编程时缺乏像用户空间那样的内存保护机制；
4. 内核编程时浮点数很难使用；
5. 内核只有一个很小的定长堆栈；
6. 由于内核支持异步中断，抢占和SMP，因此必须时刻注意同步和并发控制；
7. 内核编程要考虑可移植性。

没有libc库

与用户空间的应用程序不同，内核不能链接使用标准C函数库，其他函数库也不能使用。对于内核来说，完整的C库太大了，即使从中抽取一个合适的子集，在大小和效率方面也不能接受。不过大部分常用的C库函数在内核中都已经得到了实现。

GNU C

内核使用C语言编写，但是内核不完全符合ANSI C标准。内核开发者总是要用到gcc提供的许多语言扩展部分。内核代码中常使用的C语言扩展有下面几点：

内联（inline）函数，使用static inline来声明；

内联汇编，gcc编译器支持在C中嵌入汇编语言；

分支声明，gcc内建了一条指令来优化条件选择语句，比如likely()，unlikely()。

没有内存保护机制

用户程序试图进行一些非法内存访问时，内核会发现这个错误，发送SIGSEGV，并结束用户进程。然而，内核自己访问了非法内存将会导致oops。所以内核开发时，对内存的操作一定要小心。此外，内核中的内存不能分页。也就是说每用掉一个字节，物理内存就会减少一个字节。

容量小而固定的栈

内核栈的准确大小随体系结构而变。在x86上，栈的大小在编译时配置，可以是4kb也可以是8kb。从历史上说，内核栈的大小是两页，这就意味着，32位机器的内核栈是8kb，而64位机器的内核栈大小是16kb。

同步和并发

内核很容易产生竞争条件。体现在以下方面：

Linux内核是抢占多任务操作系统；

Linux内核支持多处理器系统；

中断是异步到来，完全不顾及当前正在执行的代码；

Linux内核可以抢占。

可移植性的重要性

Linux是一个可以移植的操作系统，必须把体系结构相关的代码从内核代码树的特定目录中分离出来。

参考资料：

《Linux内核设计与实现》，第二版