一般在Linux系统中的/usr/src/linux*.*.*(*.*.*代表的是
内核版本,如2.4.23)目录下就是内核源
代码(如果没有类似目录,是因为还没安装内核代码)。另外还可从互连网上免费下载。注意,不要总到http://www.kernel.org/去下载,最好使用它的镜像站点下载。请在http://www.kernel.org/mirrors/里找一个合适的下载点,再到pub/linux/kernel/v2.6/目录下去下载2.4.23内核。 代码目录结构 在阅读源码之前,还应知道Linux内核源码的整体分布情况。现代的 *** 作系统一般由进程管理、内存管理、
文件系统、驱动程序和网络等组成。Linux内核源码的各个目录大致与此相对应,其组成如下(假设相对于Linux-2.4.23目录): 1.arch目录包括了所有和体系结构相关的核心代码。它下面的每一个子目录都代表一种Linux支持的体系结构,例如i386就是Intel CPU及与之相兼容体系结构的子目录。PC机一般都基于此目录。 2.include目录包括编译核心所需要的大部分头文件,例如与平台无关的头文件在include/linux子目录下。 3.init目录包含核心的初始化代码(不是系统的引导代码),有main.c和Version.c两个文件。这是研究核心如何工作的好起点。 4.mm目录包含了所有的内存管理代码。与具体硬件体系结构相关的内存管理代码位于arch/*/mm目录下。 5.drivers目录中是系统中所有的设备驱动程序。它又进一步划分成几类设备驱动,每一种有对应的子目录,如声卡的驱动对应于drivers/sound。 6.ipc目录包含了核心进程间的通信代码。 7.modules目录存放了已建好的、可动态加载的模块。 8.fs目录存放Linux支持的文件系统代码。不同的文件系统有不同的子目录对应,如ext3文件系统对应的就是ext3子目录。 Kernel内核管理的核心代码放在这里。同时与处理器结构相关代码都放在arch/*/kernel目录下。 9.net目录里是核心的网络部分代码,其每个子目录对应于网络的一个方面。 10.lib目录包含了核心的库代码,不过与处理器结构相关的库代码被放在arch/*/lib/目录下。 11.scripts目录包含用于配置核心的脚本文件。 12.documentation目录下是一些文档,是对每个目录作用的具体说明。 一般在每个目录下都有一个.depend文件和一个Makefile文件。这两个文件都是编译时使用的辅助文件。仔细阅读这两个文件对弄清各个文件之间的联系和依托关系很有帮助。另外有的目录下还有Readme文件,它是对该目录下文件的一些说明,同样有利于对内核源码的理解。 在阅读方法或顺序上,有纵向与横向之分。所谓纵向就是顺着程序的执行顺序逐步进行;所谓横向,就是按模块进行。它们经常结合在一起进行。对于Linux启动的代码可顺着Linux的启动顺序一步步来阅读;对于像内存管理部分,可以单独拿出来进行阅读分析。实际上这是一个反复的过程,不可能读一遍就理解。
Linux 内核设计的理念主要有这几个点:
MutiTask,多任务
SMP,对称多处理
ELF,可执行文件链接格式
Monolithic Kernel,宏内核
MutiTask
MutiTask 的意思是多任务,代表着 Linux 是一个多任务的 *** 作系统。多任务意味着可以有多个任务同时执行,这里的「同时」可以是并发或并行:
对于单核 CPU 时,可以让每个任务执行一小段时间,时间到就切换另外一个任务,从宏观角度看,一段时间内执行了多个任务,这被称为并发。
对于多核 CPU 时,多个任务可以同时被不同核心的 CPU 同时执行,这被称为并行。
SMP
SMP 的意思是对称多处理,代表着每个 CPU 的地位是相等的,对资源的使用权限也是相同的,多个 CPU 共享同一个内存,每个 CPU 都可以访问完整的内存和硬件资源。
这个特点决定了 Linux *** 作系统不会有某个 CPU 单独服务应用程序或内核程序,而是每个程序都可以被分配到任意一个 CPU 上被执行。
ELF
ELF 的意思是可执行文件链接格式,它是 Linux *** 作系统中可执行文件的存储格式
ELF 文件格式
ELF 把文件分成了一个个分段,每一个段都有自己的作用,具体每个段的作用这里就不详细说明了,感兴趣的同学可以去看《程序员的自我修养——链接、装载和库》这本书。
另外,ELF 文件有两种索引,Program header table 中记录了「运行时」所需的段,而 Section header table 记录了二进制文件中各个「段的首地址」。
那 ELF 文件怎么生成的呢?
我们编写的代码,首先通过「编译器」编译成汇编代码,接着通过「汇编器」变成目标代码,也就是目标文件,最后通过「链接器」把多个目标文件以及调用的各种函数库链接起来,形成一个可执行文件,也就是 ELF 文件。
那 ELF 文件是怎么被执行的呢?
执行 ELF 文件的时候,会通过「装载器」把 ELF 文件装载到内存里,CPU 读取内存中宏内核的特征是系统内核的所有模块,比如进程调度、内存管理、文件系统、设备驱动等,都运行在内核态。
不过,Linux 也实现了动态加载内核模块的功能,例如大部分设备驱动是以可加载模块的形式存在的,与内核其他模块解藕,让驱动开发和驱动加载更为方便、灵活。
评论列表(0条)