資料介紹
針對好多Linux 愛好者對內(nèi)核很有興趣卻無從下口,本文旨在介紹一種解讀linux內(nèi)核源碼的入門方法,而不是解說linux復(fù)雜的內(nèi)核機(jī)制;
一.核心源程序的文件組織:
1.Linux核心源程序通常都安裝在/usr/src/linux下,而且它有一個非常簡單的編號約定:任何偶數(shù)的核心(例如2.0.30)都是一個穩(wěn)定地發(fā)行的核心,而任何奇數(shù)的核心(例如2.1.42)都是一個開發(fā)中的核心。
本文基于穩(wěn)定的2.2.5源代碼,第二部分的實(shí)現(xiàn)平臺為 Redhat Linux 6.0。
2.核心源程序的文件按樹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織,在源程序樹的最上層你會看到這樣一些目錄:
●Arch :arch子目錄包括了所有和體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的核心代碼。它的每一個子目錄都代表一種支持的體系結(jié)構(gòu),例如i386就是關(guān)于intel cpu及與之相兼容體系結(jié)構(gòu)的子目錄。PC機(jī)一般都基于此目錄;
●Include: include子目錄包括編譯核心所需要的大部分頭文件。與平臺無關(guān)的頭文件在 include/linux子目錄下,與 intel cpu相關(guān)的頭文件在include/asm-i386子目錄下,而include/scsi目錄則是有關(guān)scsi設(shè)備的頭文件目錄;
●Init: 這個目錄包含核心的初始化代碼(注:不是系統(tǒng)的引導(dǎo)代碼),包含兩個文件main.c和Version.c,這是研究核心如何工作的一個非常好的起點(diǎn)。
●Mm :這個目錄包括所有獨(dú)立于 cpu 體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)存管理代碼,如頁式存儲管理內(nèi)存的分配和釋放等;而和體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)存管理代碼則位于arch/*/mm/,例如arch/i386/mm/Fault.c
●Kernel:主要的核心代碼,此目錄下的文件實(shí)現(xiàn)了大多數(shù)linux系統(tǒng)的內(nèi)核函數(shù),其中最重要的文件當(dāng)屬sched.c;同樣,和體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼在arch/*/kernel中;
●Drivers: 放置系統(tǒng)所有的設(shè)備驅(qū)動程序;每種驅(qū)動程序又各占用一個子目錄:如,/block 下為塊設(shè)備驅(qū)動程序,比如ide(ide.c)。如果你希望查看所有可能包含文件系統(tǒng)的設(shè)備是如何初始化的,你可以看drivers/block/genhd.c中的device_setup()。它不僅初始化硬盤,也初始化網(wǎng)絡(luò),因?yàn)榘惭bnfs文件系統(tǒng)的時候需要網(wǎng)絡(luò)其他: 如, Lib放置核心的庫代碼; Net,核心與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的代碼; Ipc,這個目錄包含核心的進(jìn)程間通訊的代碼; Fs ,所有的文件系統(tǒng)代碼和各種類型的文件操作代碼,它的每一個子目錄支持一個文件系統(tǒng),例如fat和ext2;
scripts, 此目錄包含用于配置核心的腳本文件等。
一般,在每個目錄下,都有一個 .depend 文件和一個 Makefile 文件,這兩個文件都是編譯時使用的輔助文件,仔細(xì)閱讀這兩個文件對弄清各個文件這間的聯(lián)系和依托關(guān)系很有幫助;而且,在有的目錄下還有Readme 文件,它是對該目錄下的文件的一些說明,同樣有利于我們對內(nèi)核源碼的理解;
二.解讀實(shí)戰(zhàn):為你的內(nèi)核增加一個系統(tǒng)調(diào)用
雖然,Linux 的內(nèi)核源碼用樹形結(jié)構(gòu)組織得非常合理、科學(xué),把功能相關(guān)聯(lián)的文件都放在同一個子目錄下,這樣使得程序更具可讀性。然而,Linux 的內(nèi)核源碼實(shí)在是太大而且非常復(fù)雜,即便采用了很合理的文件組織方法,在不同目錄下的文件之間還是有很多的關(guān)聯(lián),分析核心的一部分代碼通常會要查看其它的幾個相關(guān)的文件,而且可能這些文件還不在同一個子目錄下。
體系的龐大復(fù)雜和文件之間關(guān)聯(lián)的錯綜復(fù)雜,可能就是很多人對其望而生畏的主要原因。當(dāng)然,這種令人生畏的勞動所帶來的回報(bào)也是非常令人著迷的:你不僅可以從中學(xué)到很多的計(jì)算機(jī)的底層的知識(如下面將講到的系統(tǒng)的引導(dǎo)),體會到整個操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的精妙和在解決某個具體細(xì)節(jié)問題時,算法的巧妙;而且更重要的是:在源碼的分析過程中,你就會被一點(diǎn)一點(diǎn)地、潛移默化地專業(yè)化;甚至,只要分析十分之一的代碼后,你就會深刻地體會到,什么樣的代碼才是一個專業(yè)的程序員寫的,什么樣的代碼是一個業(yè)余愛好者寫的。
為了使讀者能更好的體會到這一特點(diǎn),下面舉了一個具體的內(nèi)核分析實(shí)例,希望能通過這個實(shí)例,使讀者對 Linux的內(nèi)核的組織有些具體的認(rèn)識,從中讀者也可以學(xué)到一些對內(nèi)核的分析方法。
以下即為分析實(shí)例:
【一】操作平臺:
硬件:cpu intel Pentium II
軟件:Redhat Linux 6.0; 內(nèi)核版本2.2.5【二】相關(guān)內(nèi)核源代碼分析:
1.系統(tǒng)的引導(dǎo)和初始化:Linux 系統(tǒng)的引導(dǎo)有好幾種方式:常見的有 Lilo, Loadin引導(dǎo)和Linux的自舉引導(dǎo)
?。╞ootsect-loader),而后者所對應(yīng)源程序?yàn)閍rch/i386/boot/bootsect.S,它為實(shí)模式的匯編程序,限于篇幅在此不做分析;無論是哪種引導(dǎo)方式,最后都要跳轉(zhuǎn)到 arch/i386/Kernel/setup.S, setup.S主要是進(jìn)行時模式下的初始化,為系統(tǒng)進(jìn)入保護(hù)模式做準(zhǔn)備;此后,系統(tǒng)執(zhí)行 arch/i386/kernel/head.S (對經(jīng)壓縮后存放的內(nèi)核要先執(zhí)行 arch/i386/boot/compressed/head.S); head.S 中定義的一段匯編程序setup_idt ,它負(fù)責(zé)建立一張256項(xiàng)的 idt 表(Interrupt Descriptor Table),此表保存著所有自陷和中斷的入口地址;其中包括系統(tǒng)調(diào)用總控程序 system_call 的入口地址;當(dāng)然,除此之外,head.S還要做一些其他的初始化工作;
2.系統(tǒng)初始化后運(yùn)行的第一個內(nèi)核程序asmlinkage void __init start_kernel(void) 定義在
/usr/src/linux/init/main.c中,它通過調(diào)用usr/src/linux/arch/i386/kernel/traps.c 中的一個函數(shù)
void __init trap_init(void) 把各自陷和中斷服務(wù)程序的入口地址設(shè)置到 idt 表中,其中系統(tǒng)調(diào)用總控程序system_cal就是中斷服務(wù)程序之一;void __init trap_init(void) 函數(shù)則通過調(diào)用一個宏set_system_gate(SYSCALL_VECTOR,&system_call); 把系統(tǒng)調(diào)用總控程序的入口掛在中斷0x80上; 其中SYSCALL_VECTOR是定義在 /usr/src/linux/arch/i386/kernel/irq.h中的一個常量0x80; 而 system_call 即為中斷總控程序的入口地址;中斷總控程序用匯編語言定義在/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S中;
3.中斷總控程序主要負(fù)責(zé)保存處理機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用前的狀態(tài),檢驗(yàn)當(dāng)前調(diào)用是否合法, 并根據(jù)系統(tǒng)調(diào)用向量,使處理機(jī)跳轉(zhuǎn)到保存在 sys_call_table 表中的相應(yīng)系統(tǒng)服務(wù)例程的入口; 從系統(tǒng)服務(wù)例程返回后恢復(fù)處理機(jī)狀態(tài)退回用戶程序;
而系統(tǒng)調(diào)用向量則定義在/usr/src/linux/include/asm-386/unistd.h 中;sys_call_table 表定義在/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S 中; 同時在 /usr/src/linux/include/asm-386/unistd.h 中也定義了系統(tǒng)調(diào)用的用戶編程接口;
一.核心源程序的文件組織:
1.Linux核心源程序通常都安裝在/usr/src/linux下,而且它有一個非常簡單的編號約定:任何偶數(shù)的核心(例如2.0.30)都是一個穩(wěn)定地發(fā)行的核心,而任何奇數(shù)的核心(例如2.1.42)都是一個開發(fā)中的核心。
本文基于穩(wěn)定的2.2.5源代碼,第二部分的實(shí)現(xiàn)平臺為 Redhat Linux 6.0。
2.核心源程序的文件按樹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織,在源程序樹的最上層你會看到這樣一些目錄:
●Arch :arch子目錄包括了所有和體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的核心代碼。它的每一個子目錄都代表一種支持的體系結(jié)構(gòu),例如i386就是關(guān)于intel cpu及與之相兼容體系結(jié)構(gòu)的子目錄。PC機(jī)一般都基于此目錄;
●Include: include子目錄包括編譯核心所需要的大部分頭文件。與平臺無關(guān)的頭文件在 include/linux子目錄下,與 intel cpu相關(guān)的頭文件在include/asm-i386子目錄下,而include/scsi目錄則是有關(guān)scsi設(shè)備的頭文件目錄;
●Init: 這個目錄包含核心的初始化代碼(注:不是系統(tǒng)的引導(dǎo)代碼),包含兩個文件main.c和Version.c,這是研究核心如何工作的一個非常好的起點(diǎn)。
●Mm :這個目錄包括所有獨(dú)立于 cpu 體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)存管理代碼,如頁式存儲管理內(nèi)存的分配和釋放等;而和體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)存管理代碼則位于arch/*/mm/,例如arch/i386/mm/Fault.c
●Kernel:主要的核心代碼,此目錄下的文件實(shí)現(xiàn)了大多數(shù)linux系統(tǒng)的內(nèi)核函數(shù),其中最重要的文件當(dāng)屬sched.c;同樣,和體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼在arch/*/kernel中;
●Drivers: 放置系統(tǒng)所有的設(shè)備驅(qū)動程序;每種驅(qū)動程序又各占用一個子目錄:如,/block 下為塊設(shè)備驅(qū)動程序,比如ide(ide.c)。如果你希望查看所有可能包含文件系統(tǒng)的設(shè)備是如何初始化的,你可以看drivers/block/genhd.c中的device_setup()。它不僅初始化硬盤,也初始化網(wǎng)絡(luò),因?yàn)榘惭bnfs文件系統(tǒng)的時候需要網(wǎng)絡(luò)其他: 如, Lib放置核心的庫代碼; Net,核心與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的代碼; Ipc,這個目錄包含核心的進(jìn)程間通訊的代碼; Fs ,所有的文件系統(tǒng)代碼和各種類型的文件操作代碼,它的每一個子目錄支持一個文件系統(tǒng),例如fat和ext2;
scripts, 此目錄包含用于配置核心的腳本文件等。
一般,在每個目錄下,都有一個 .depend 文件和一個 Makefile 文件,這兩個文件都是編譯時使用的輔助文件,仔細(xì)閱讀這兩個文件對弄清各個文件這間的聯(lián)系和依托關(guān)系很有幫助;而且,在有的目錄下還有Readme 文件,它是對該目錄下的文件的一些說明,同樣有利于我們對內(nèi)核源碼的理解;
二.解讀實(shí)戰(zhàn):為你的內(nèi)核增加一個系統(tǒng)調(diào)用
雖然,Linux 的內(nèi)核源碼用樹形結(jié)構(gòu)組織得非常合理、科學(xué),把功能相關(guān)聯(lián)的文件都放在同一個子目錄下,這樣使得程序更具可讀性。然而,Linux 的內(nèi)核源碼實(shí)在是太大而且非常復(fù)雜,即便采用了很合理的文件組織方法,在不同目錄下的文件之間還是有很多的關(guān)聯(lián),分析核心的一部分代碼通常會要查看其它的幾個相關(guān)的文件,而且可能這些文件還不在同一個子目錄下。
體系的龐大復(fù)雜和文件之間關(guān)聯(lián)的錯綜復(fù)雜,可能就是很多人對其望而生畏的主要原因。當(dāng)然,這種令人生畏的勞動所帶來的回報(bào)也是非常令人著迷的:你不僅可以從中學(xué)到很多的計(jì)算機(jī)的底層的知識(如下面將講到的系統(tǒng)的引導(dǎo)),體會到整個操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的精妙和在解決某個具體細(xì)節(jié)問題時,算法的巧妙;而且更重要的是:在源碼的分析過程中,你就會被一點(diǎn)一點(diǎn)地、潛移默化地專業(yè)化;甚至,只要分析十分之一的代碼后,你就會深刻地體會到,什么樣的代碼才是一個專業(yè)的程序員寫的,什么樣的代碼是一個業(yè)余愛好者寫的。
為了使讀者能更好的體會到這一特點(diǎn),下面舉了一個具體的內(nèi)核分析實(shí)例,希望能通過這個實(shí)例,使讀者對 Linux的內(nèi)核的組織有些具體的認(rèn)識,從中讀者也可以學(xué)到一些對內(nèi)核的分析方法。
以下即為分析實(shí)例:
【一】操作平臺:
硬件:cpu intel Pentium II
軟件:Redhat Linux 6.0; 內(nèi)核版本2.2.5【二】相關(guān)內(nèi)核源代碼分析:
1.系統(tǒng)的引導(dǎo)和初始化:Linux 系統(tǒng)的引導(dǎo)有好幾種方式:常見的有 Lilo, Loadin引導(dǎo)和Linux的自舉引導(dǎo)
?。╞ootsect-loader),而后者所對應(yīng)源程序?yàn)閍rch/i386/boot/bootsect.S,它為實(shí)模式的匯編程序,限于篇幅在此不做分析;無論是哪種引導(dǎo)方式,最后都要跳轉(zhuǎn)到 arch/i386/Kernel/setup.S, setup.S主要是進(jìn)行時模式下的初始化,為系統(tǒng)進(jìn)入保護(hù)模式做準(zhǔn)備;此后,系統(tǒng)執(zhí)行 arch/i386/kernel/head.S (對經(jīng)壓縮后存放的內(nèi)核要先執(zhí)行 arch/i386/boot/compressed/head.S); head.S 中定義的一段匯編程序setup_idt ,它負(fù)責(zé)建立一張256項(xiàng)的 idt 表(Interrupt Descriptor Table),此表保存著所有自陷和中斷的入口地址;其中包括系統(tǒng)調(diào)用總控程序 system_call 的入口地址;當(dāng)然,除此之外,head.S還要做一些其他的初始化工作;
2.系統(tǒng)初始化后運(yùn)行的第一個內(nèi)核程序asmlinkage void __init start_kernel(void) 定義在
/usr/src/linux/init/main.c中,它通過調(diào)用usr/src/linux/arch/i386/kernel/traps.c 中的一個函數(shù)
void __init trap_init(void) 把各自陷和中斷服務(wù)程序的入口地址設(shè)置到 idt 表中,其中系統(tǒng)調(diào)用總控程序system_cal就是中斷服務(wù)程序之一;void __init trap_init(void) 函數(shù)則通過調(diào)用一個宏set_system_gate(SYSCALL_VECTOR,&system_call); 把系統(tǒng)調(diào)用總控程序的入口掛在中斷0x80上; 其中SYSCALL_VECTOR是定義在 /usr/src/linux/arch/i386/kernel/irq.h中的一個常量0x80; 而 system_call 即為中斷總控程序的入口地址;中斷總控程序用匯編語言定義在/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S中;
3.中斷總控程序主要負(fù)責(zé)保存處理機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用前的狀態(tài),檢驗(yàn)當(dāng)前調(diào)用是否合法, 并根據(jù)系統(tǒng)調(diào)用向量,使處理機(jī)跳轉(zhuǎn)到保存在 sys_call_table 表中的相應(yīng)系統(tǒng)服務(wù)例程的入口; 從系統(tǒng)服務(wù)例程返回后恢復(fù)處理機(jī)狀態(tài)退回用戶程序;
而系統(tǒng)調(diào)用向量則定義在/usr/src/linux/include/asm-386/unistd.h 中;sys_call_table 表定義在/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S 中; 同時在 /usr/src/linux/include/asm-386/unistd.h 中也定義了系統(tǒng)調(diào)用的用戶編程接口;
下載該資料的人也在下載
下載該資料的人還在閱讀
更多 >
- Linux內(nèi)核文件Cache機(jī)制
- 嵌入式LINUX系統(tǒng)內(nèi)核和內(nèi)核模塊調(diào)試
- Linux內(nèi)核開發(fā)框架學(xué)習(xí)資料匯總 24次下載
- Linux環(huán)境編程:從應(yīng)用到內(nèi)核 18次下載
- Linux內(nèi)核的編譯與運(yùn)行 16次下載
- 如何使用Linux內(nèi)核實(shí)現(xiàn)USB驅(qū)動程序框架 20次下載
- 如何才能編譯Linux的內(nèi)核 8次下載
- 嵌入式Linux與物聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)C語言內(nèi)核深度解析書籍的介紹
- Linux入門教程之Linux的內(nèi)核詳細(xì)資料概述 10次下載
- Linux入門教程之LINUX入門與安裝配置 4次下載
- linux內(nèi)核入門教材之linux內(nèi)核設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)第二版中文版免費(fèi)下載 0次下載
- Linux操作系統(tǒng)下C語言編程入門.pdf 96次下載
- LINUX系統(tǒng)引導(dǎo)和初始化-LINUX內(nèi)核解讀 53次下載
- Linux內(nèi)核解讀入門
- Linux的內(nèi)核教程 0次下載
- Linux內(nèi)核中的頁面分配機(jī)制 323次閱讀
- 使用 PREEMPT_RT 在 Ubuntu 中構(gòu)建實(shí)時 Linux 內(nèi)核 2658次閱讀
- 獲取Linux內(nèi)核源碼的方法 694次閱讀
- Linux內(nèi)核自解壓過程分析 955次閱讀
- Linux系統(tǒng)內(nèi)核與Linux發(fā)行套件的區(qū)別 1212次閱讀
- Linux內(nèi)核到底是什么應(yīng)該如何學(xué)習(xí) 1925次閱讀
- Linux:QEMU調(diào)試內(nèi)核的步驟 3172次閱讀
- 深入linux內(nèi)核架構(gòu) Linux內(nèi)核架構(gòu)分析解讀 3806次閱讀
- Linux內(nèi)核中有哪些鎖 3467次閱讀
- Linux 5.4.1內(nèi)核已經(jīng)發(fā)布你期待使用嗎 3310次閱讀
- Linux內(nèi)核與Android的關(guān)系 4606次閱讀
- macOS和Linux的內(nèi)核之間的區(qū)別詳解 5690次閱讀
- Linux內(nèi)核地址映射模型與Linux內(nèi)核高端內(nèi)存詳解 3474次閱讀
- 嵌入式未來還是Linux的天下,并通過內(nèi)核學(xué)習(xí)來闡述kernel的機(jī)理 3770次閱讀
- Linux內(nèi)核開發(fā)工具介紹 4720次閱讀
下載排行
本周
- 1TC358743XBG評估板參考手冊
- 1.36 MB | 330次下載 | 免費(fèi)
- 2開關(guān)電源基礎(chǔ)知識
- 5.73 MB | 6次下載 | 免費(fèi)
- 3100W短波放大電路圖
- 0.05 MB | 4次下載 | 3 積分
- 4嵌入式linux-聊天程序設(shè)計(jì)
- 0.60 MB | 3次下載 | 免費(fèi)
- 5基于FPGA的光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
- 0.61 MB | 2次下載 | 免費(fèi)
- 6基于FPGA的C8051F單片機(jī)開發(fā)板設(shè)計(jì)
- 0.70 MB | 2次下載 | 免費(fèi)
- 751單片機(jī)窗簾控制器仿真程序
- 1.93 MB | 2次下載 | 免費(fèi)
- 8基于51單片機(jī)的RGB調(diào)色燈程序仿真
- 0.86 MB | 2次下載 | 免費(fèi)
本月
- 1OrCAD10.5下載OrCAD10.5中文版軟件
- 0.00 MB | 234315次下載 | 免費(fèi)
- 2555集成電路應(yīng)用800例(新編版)
- 0.00 MB | 33564次下載 | 免費(fèi)
- 3接口電路圖大全
- 未知 | 30323次下載 | 免費(fèi)
- 4開關(guān)電源設(shè)計(jì)實(shí)例指南
- 未知 | 21548次下載 | 免費(fèi)
- 5電氣工程師手冊免費(fèi)下載(新編第二版pdf電子書)
- 0.00 MB | 15349次下載 | 免費(fèi)
- 6數(shù)字電路基礎(chǔ)pdf(下載)
- 未知 | 13750次下載 | 免費(fèi)
- 7電子制作實(shí)例集錦 下載
- 未知 | 8113次下載 | 免費(fèi)
- 8《LED驅(qū)動電路設(shè)計(jì)》 溫德爾著
- 0.00 MB | 6653次下載 | 免費(fèi)
總榜
- 1matlab軟件下載入口
- 未知 | 935054次下載 | 免費(fèi)
- 2protel99se軟件下載(可英文版轉(zhuǎn)中文版)
- 78.1 MB | 537796次下載 | 免費(fèi)
- 3MATLAB 7.1 下載 (含軟件介紹)
- 未知 | 420026次下載 | 免費(fèi)
- 4OrCAD10.5下載OrCAD10.5中文版軟件
- 0.00 MB | 234315次下載 | 免費(fèi)
- 5Altium DXP2002下載入口
- 未知 | 233046次下載 | 免費(fèi)
- 6電路仿真軟件multisim 10.0免費(fèi)下載
- 340992 | 191185次下載 | 免費(fèi)
- 7十天學(xué)會AVR單片機(jī)與C語言視頻教程 下載
- 158M | 183278次下載 | 免費(fèi)
- 8proe5.0野火版下載(中文版免費(fèi)下載)
- 未知 | 138040次下載 | 免費(fèi)
評論