和菜鳥一起學(xué)linux內(nèi)核源碼之基礎(chǔ)準(zhǔn)備篇

1、 和菜鳥一起學(xué)linux內(nèi)核源碼之基礎(chǔ)準(zhǔn)備篇  斷斷續(xù)續(xù)地看著內(nèi)核源碼，發(fā)現(xiàn)很多知識點都不是很明白，特別是對于操作系統(tǒng)的一些基礎(chǔ)。雖然看到了塊設(shè)備了，但是發(fā)現(xiàn)也總結(jié)不出什么了，這篇好像好久前更新的，一直沒有發(fā)表。最近還是比較忙碌，同事走了好多人，也有考慮過別的公司。但是正式工作未滿1年，也不能隨隨便便地就離開。雖然很忙，但是還是學(xué)了很多東西。漸漸地接觸了linux應(yīng)用層。發(fā)現(xiàn)應(yīng)用和驅(qū)動還是有很多區(qū)別的，各種需求，各種接口，各種設(shè)計，各種實現(xiàn)。嗯，慢慢來總會學(xué)好的。對于內(nèi)核，慢慢看，看一遍不懂，那就第二遍，第三遍。相信總會看懂的。Fighting。  &#

2、160;    初始化init下只有一個main函數(shù)。       首先利用setup.s程序取得的程序參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)的根文件設(shè)備號以及一些內(nèi)存全局變量。這些內(nèi)存變量指明了主內(nèi)存的開始地址、系統(tǒng)所擁有的內(nèi)存變量和作為高速緩沖區(qū)內(nèi)存的末端地址。如果還定義了虛擬盤（RAMDISK）， 則主內(nèi)存將適當(dāng)減少。       然后，內(nèi)核進(jìn)行所有方面的硬件初始化工作。包括陷阱門、塊設(shè)備、字符設(shè)備和tty包括人工創(chuàng)建第一個任務(wù)(task 0)。待所有初始化工作完成

3、就設(shè)置中斷允許標(biāo)志，開啟中斷。       在整個內(nèi)核完成初始化后，內(nèi)核將執(zhí)行權(quán)切換到了用戶模塊，也即CPU從0特權(quán)級切換到了第3特權(quán)級。然后系統(tǒng)第一次調(diào)用創(chuàng)建進(jìn)程函數(shù)fork()，創(chuàng)建出一個用于運(yùn)行init()的子進(jìn)程。       在該進(jìn)程中系統(tǒng)將運(yùn)行控制臺程序。如果控制臺環(huán)境建立成功，則再生成一個子進(jìn)程，用于運(yùn)行shell程序/bin/sh。若該子進(jìn)程退出，父進(jìn)程返回，則父進(jìn)程進(jìn)入一個死循環(huán)內(nèi)，繼續(xù)生成子進(jìn)程，并在此子進(jìn)程中再次執(zhí)行shell程序/bin/sh，而父進(jìn)程

4、則繼續(xù)等待。       對于linux來說，所有任務(wù)都是在用戶模式執(zhí)行的，包括很多系統(tǒng)應(yīng)用程序，如shell程序、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)程序等關(guān)于linux內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)       說到操作系統(tǒng)，我們都會知道windows操作系統(tǒng)，linux操作系統(tǒng)，蘋果的iOS操作系統(tǒng)，以前很火的塞班操作系統(tǒng)，還有最近消費(fèi)類電子很火的Android操作系統(tǒng)。一個完整的操作系統(tǒng)分為4個部分。       可以把這個理解為我們用的手機(jī)。其中的硬件系統(tǒng)就是我們看到的

5、整個手機(jī)了，cpu啊，內(nèi)存啊，這些不拆開來看不到的，和觸摸屏啊，按鍵之類看以看到的。操作系統(tǒng)內(nèi)核就是我們說的android了，不過他包括了linux的內(nèi)核了。操作系統(tǒng)服務(wù)就是android的一套結(jié)構(gòu)了，給我們直觀的就是那個有點炫的界面了。我們可以通過點擊來實現(xiàn)我們想要的功能。用戶應(yīng)用就是我們常玩的QQ啊，導(dǎo)航啊，當(dāng)然少不了各種好玩的游戲了，憤怒的小鳥，涂鴉跳，水果忍者，是不是又想玩一把？唉，還是好好學(xué)習(xí)吧，雖然手機(jī)就在旁邊。對于linux內(nèi)核的單內(nèi)核模式的系統(tǒng)，有可以把他分為如下：       Linux內(nèi)核又可分為5個大的模塊。其關(guān)

6、系和主要功能可以見下圖：關(guān)于linux內(nèi)存物理內(nèi)存可以分為下圖所示：內(nèi)核占用內(nèi)存開始部分；接下來是共硬盤，軟盤使用的高速緩沖區(qū)部分，其中扣除顯存和bios的640k到1m；然后是虛擬盤；最后一部分是為所有程序可以使用的主內(nèi)存區(qū)。Linux內(nèi)存管理中，段變換：將一個由段選擇符和段內(nèi)偏移構(gòu)成的邏輯地址轉(zhuǎn)換為一個線性地址。頁變換：將線性地址轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的物理地址。具體可見下圖所示：虛擬地址：指的是由程序產(chǎn)生的由段選擇符和段內(nèi)偏移地址兩個部分組成的地址。為什么叫它是虛擬的地址呢？因為這兩部分組成的地址并沒有直接訪問物理內(nèi)存，而是要通過分段地址的變換機(jī)構(gòu)處理或映射后才會對應(yīng)到相應(yīng)的物理內(nèi)存地址。 

7、;      段描述符：向CPU提供了將邏輯地址映射為線性地址所必要的信息。描述符是由程序編譯器、鏈接器、加載器或者操作系統(tǒng)創(chuàng)建的。       描述符表：保存描述符在描述符表中的，有兩類1、 全局描述符表（Global descriptor table-GDT）2、 局部描述符表（Local descriptor table-LDT）描述符表是由8字節(jié)構(gòu)成的描述符項的內(nèi)存中的一個數(shù)組。處理器是通過使用GDT和LDTR寄存器來定位GDT表和當(dāng)前的LDT表。最多可以含

8、有8192（213）個描述符。選擇符：邏輯地址的選擇部分，用于指定一描述符的，它是通過指定一描述符表并且索引其中的一個描述符項完成的。段寄存器：處理器將描述符中的信息保存在段寄存器中，因而可以避免在每次訪問內(nèi)存時查詢描述符表。   線性地址：通過指定一個頁表、頁表中的某一頁以及頁中的偏移值，從而間接地指向?qū)?yīng)的物理地址。頁表：一個簡單的32位頁指示器的數(shù)組。頁表本身也是一頁內(nèi)存，因此它含有4K字節(jié)的內(nèi)存，可容納1K個32位的項。 Offset = 212=4K， table =210, directory = 210，所以線性地址空間為210*210*4

9、k=4G。由于0.11內(nèi)核把每個進(jìn)程的最大可用的虛擬內(nèi)存空間定義為64M，因此每個進(jìn)程的邏輯地址可以用任務(wù)號*64M，就可以轉(zhuǎn)換到線性空間的地址。  關(guān)于linux進(jìn)程       進(jìn)程可以在內(nèi)核態(tài)或者用戶態(tài)運(yùn)行，當(dāng)資源可用就被喚醒，進(jìn)入就緒態(tài)；當(dāng)進(jìn)程處于可中斷睡眠狀態(tài)，收到信號可被喚醒；當(dāng)處于不可中斷睡眠狀態(tài)，只能被使用wakeup等的喚醒；當(dāng)進(jìn)程處于暫停狀態(tài)，可發(fā)送信號使其進(jìn)入就緒態(tài)；當(dāng)僵死狀態(tài)，當(dāng)已經(jīng)停止運(yùn)行，父進(jìn)程還沒有調(diào)用wait查詢狀態(tài)，一旦父進(jìn)程調(diào)用完wait取得子進(jìn)程信息后，這個進(jìn)程任務(wù)數(shù)

10、據(jù)結(jié)構(gòu)就會被釋放掉。  關(guān)于linux文件系統(tǒng)和源碼目錄                 關(guān)于linux內(nèi)核makefileLinux makefile文件是編譯輔助工具軟件make的參數(shù)配置文件。Make工具軟件的主要用途是通過識別哪些文件已經(jīng)被修改過，從而自動地決定在一個含有多個源程序文件的程序系統(tǒng)中哪些文件需要被重新編譯。       這里的makefile主要作用是指示make程序最終使用獨(dú)立編譯連接成的tools/目錄中的build執(zhí)行程序?qū)⑺袃?nèi)核編譯代碼連接和