Linux內(nèi)核源碼樹介紹

Linux內(nèi)核簡介

Linux是一種開源的操作系統(tǒng)內(nèi)核。它是一個用C語言寫成，符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)的類Unix操作系統(tǒng)。Linux最早是由芬蘭大學(xué)生Linus Torvalds于1991年開發(fā)的一款全新的操作系統(tǒng)。那時，作為芬蘭赫爾辛基大學(xué)的一名學(xué)生的linus，正為不能隨心所欲使用強大而自由的Unix系統(tǒng)而苦惱。Linus熱衷于使用Minix，一種教學(xué)用的廉價Unix，但是，他不能輕易修改和發(fā)布該系統(tǒng)的源代碼，也不能對Minix開發(fā)者所作的設(shè)計進行修改，基于此linus開始了開發(fā)自己的操作系統(tǒng)，并于1991年年底在internet上發(fā)布了早期版本，由此Linux內(nèi)核誕生。Linux內(nèi)核的主要功能有以下幾個方面：存儲管理、CPU和進程管理、文件系統(tǒng)、設(shè)備管理和驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)通信，以及系統(tǒng)的初始化、系統(tǒng)調(diào)用等。

獲取Linux內(nèi)核源碼

通過Linux內(nèi)核官網(wǎng)www.kernel.org下載自己需要的Linux內(nèi)核源碼,筆者下載的是4.14版本的源碼。

Linux內(nèi)核源碼樹展示

Linux內(nèi)核源碼目錄和文件介紹

了解Linux內(nèi)核源碼各個目錄和文件的作用，對于我們以后進行Linux內(nèi)核源碼閱讀和Linux內(nèi)核編程大有益處。

arch目錄

arch是architecture的縮寫，所有與體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼都在這個目錄，Linux支持的每種體系結(jié)構(gòu)在arch目錄下都有對應(yīng)的子目錄，例如arm子目錄是arm32位體系相關(guān)代碼，arm64子目錄是arm64位體系相關(guān)代碼，x86子目錄是intel x86體系相關(guān)代碼。每個體系結(jié)構(gòu)子目錄下又包含和啟動相關(guān)的代碼目錄boot，和內(nèi)核配置相關(guān)的代碼目錄configs，和體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的頭文件目錄include，和具體體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)存管理代碼目錄mm等。

block目錄

塊設(shè)備驅(qū)動所在目錄。塊設(shè)備是以數(shù)據(jù)塊方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備。

certs目錄

認證相關(guān)的一些代碼實現(xiàn)。

crypto目錄

內(nèi)核本身所用的加密API，實現(xiàn)了常用的加密和散列算法，還有一些壓縮和CRC校驗算法。例如SHA1加密算法的代碼。

Documentation目錄

內(nèi)核幫助文檔目錄，是學(xué)習(xí)內(nèi)核了解內(nèi)核實現(xiàn)機制的重要途徑，關(guān)于內(nèi)核的一些說明信息，在這個目錄下會有幫助手冊。

drivers目錄

各種設(shè)備驅(qū)動代碼、驅(qū)動架構(gòu)代碼所在目錄，這個目錄是內(nèi)核中最龐大的一個目錄，內(nèi)核源碼數(shù)量的一半以上都是這個目錄貢獻的。顯卡、網(wǎng)卡、SCSI適配器、PCI總線、USB總線和其他任何Linux支持的外圍設(shè)備或總線的驅(qū)動程序都可以在這兒找到。

firmware目錄

fireware中包含了讓計算機讀取和理解從設(shè)備發(fā)來的信號的代碼。舉例來說，一個攝像頭管理它自己的硬件，但計算機必須了解攝像頭給計算機發(fā)送的信號。Linux系統(tǒng)會使用vicam固件(firmware)來理解攝像頭的通訊。否則，沒有了固件，Linux系統(tǒng)將不知道如何處理攝像頭發(fā)來的信息。另外，固件同樣有助于將Linux系統(tǒng)發(fā)送消息給該設(shè)備。這樣Linux系統(tǒng)可以告訴攝像頭重新調(diào)整或關(guān)閉攝像頭。

fs目錄

虛擬文件系統(tǒng)(VFS)的代碼和各種不同類型的文件系統(tǒng)的代碼都在這個目錄中。Linux支持的所有文件系統(tǒng)在fs目錄下面都有一個對應(yīng)的子目錄。比如ext4文件系統(tǒng)對應(yīng)的是fs/ext4目錄，fat文件系統(tǒng)對應(yīng)的是fs/fat目錄。一個文件系統(tǒng)是存儲設(shè)備和需要訪問存儲設(shè)備的進程之間的媒介。存儲設(shè)備可能是本地的物理上可以訪問的設(shè)備，比如硬盤、U盤、Flash，他們分別使用系統(tǒng)ext4/UBIFS文件系統(tǒng)。還有一些虛擬文件系統(tǒng),比如proc、sysfs等,他們以一個標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)出現(xiàn)。然而，他們的文件只存在于內(nèi)存中，并不占磁盤空間。

include目錄

這個目錄包含了內(nèi)核中大部分的頭文件，按照不同的功能分散在不同的子目錄下。例如與平臺相關(guān)的頭文件在/include/linux子目錄下。

init目錄

內(nèi)核的初始化代碼。包括main.c、創(chuàng)建早期用戶空間的代碼及其他初始化代碼。do_mounts.c內(nèi)核啟動后掛載根文件系統(tǒng)。

ipc目錄

IPC(進程間通信)。它包含了共享內(nèi)存、信號量、消息隊列及其他形式的IPC代碼。

kernel目錄

內(nèi)核中核心的部分，包括進程的調(diào)度(sched.c),以及進程的創(chuàng)建和撤銷(fork.c和exit.c)等。

lib目錄

此目錄包含了核心的庫代碼。實現(xiàn)了一個標(biāo)準(zhǔn)C庫的通用子集，包括字符串和內(nèi)存操作的函數(shù)(strlen、mmcpy)以及有關(guān)sprintf和atoi系列函數(shù)。

mm目錄

此目錄包含了與體系結(jié)構(gòu)無關(guān)的部分內(nèi)存管理代碼。與體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)存管理代碼位于arch目錄相對應(yīng)的子目錄下的mm目錄。

net目錄

核心的網(wǎng)絡(luò)部分代碼，實現(xiàn)了各種常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如TCP/IP。

samples目錄

一些內(nèi)核編程的范例。

scripts目錄

該目錄下沒有內(nèi)核代碼，只是包含了用來配置內(nèi)核的腳本文件。當(dāng)運行make menuconfig之類的命令配置內(nèi)核時，用戶就是和位于這個目錄下的腳本進行交互的。

security目錄

這個目錄下包含了不同的Linux安全模型的代碼。它對計算機免于受到病毒和黑客的侵害很重要。包括SELinux安全模塊。

sound目錄

ALSA，OSS音頻設(shè)備的驅(qū)動核心代碼和常用設(shè)備驅(qū)動。

tools目錄

這個文件夾中包含了和內(nèi)核交互的工具。

usr目錄

實現(xiàn)了用于打包和壓縮的cpio等。

virt目錄

內(nèi)核虛擬化相關(guān)的代碼。包括kvm等。

COPYING文件

許可和授權(quán)信息。Linux內(nèi)核在GPLv2許可證下授權(quán)。該許可證授予任何人有權(quán)免費去使用、修改、分發(fā)和共享源代碼和編譯代碼。

CREDITS文件

貢獻者列表

Kbuild文件

這是一個設(shè)置一些內(nèi)核設(shè)定的腳本。例如設(shè)定一個ARCH變量，這是開發(fā)者想要生成的內(nèi)核支持的處理器類型。

Kconfig文件

這個腳本會在開發(fā)人員配置內(nèi)核的時候用到。

MAINTAINERS文件

這是一個目前維護者列表，他們的電子郵件地址，主頁，和他們負責(zé)開發(fā)和維護的內(nèi)核的特定部分或文件。這是內(nèi)核問題反饋的途徑。

Makefile文件

這個腳本是編譯內(nèi)核的主要文件。這個文件將編譯參數(shù)和編譯所需的文件和必要的信息傳給編譯器。

README文件

這個文檔提供給開發(fā)者想要知道的如何編譯內(nèi)核的信息。

總結(jié)

本文簡要介紹了Linux內(nèi)核源碼樹下各個目錄的作用，以及它們主要實現(xiàn)了哪些功能，是我們以后進行Linux內(nèi)核開發(fā)的基礎(chǔ)。