linux内核驱动-内核初涉

linux内核驱动-内核初涉

一、为什么要学习内核？

有些人要学习内核，而有些人则可以不学习它。你如果以后要从事系统研发或驱动开发的话，就要学习内核。

刚刚接触内核，主要学习内核的接口函数。不要深入的去读内核，因为你读也读不懂，内核代码庞大如野兽一般不可驾驭。

学习内核主要掌握层次学习法，即从头开始学习，一环紧扣一环。

内核学习的四步学习法：1、核心理论学习-概念与函数原型2、范例程序分析3、思维导图设计4、亲自编写代码

二、linux内核简介

1、linux体系结构

分为两部分：用户空间和内核空间

2、linux为什么要分为用户空间和内核空间

现代CPU通常实现了不同的工作模式，以ARM为例，实现了7中工作模式。X86实现了4中不同的级别：Ring0-Ring3. Ring0下可以执行特权指令，可以访问IO设备等，在Ring3则有很多限制。linux系统利用CPU的这一特性，使用了其中两个级别分别运行linux内核与应用程序，这样使操作系统本身得到充分的保护。例如：如果使用X86，用户代码运行在Ring3，内核代码运行在Ring0.内核空间与用户空间是程序执行的两种不同状态，通过系统调用和硬件中断能够完成从用户空间到内核空间的转移。

3.linux的内核构架

系统调用接口

SCI层为用户空间提供了一套标准的系统调用函数来访问Linux内核，搭起了用户空间到内核空间的桥梁。

进程管理（PM）是创建进程，停止进程，并控制它们之间的通信。进程管理还包括控制活动进程如何共享CPU，即进程调度。

内存管理（MM）的主要作用是控制多个进程安全地共享内存区域。

网络协议栈（Network Stack）为linux提供了丰富的网络协议实现。

虚拟文件系统（VFS）隐藏各个文件系统的具体细节，为文件操作提供统一的接口。

设备驱动（DD）：linux内核中有大量代码都在设备驱动程序中，它们控制特定的硬件设备。

三、linux内核源代码结构

1、下载源代码地址www.kernel.org

2、linux内核源代码采用树形结构进行组织，非常合理地把功能相关的文件都放在同一个子目录下，使得程序更具可读性。

arch目录：arch是architecture的缩写。内核所支持的每种CPU体系，在该目录下都有对应的子目录。每个cpu的子目录，又进一步分解为boot，mm，kernel等子目录，分别包含控制系统引导，内存管理，系统调用等。/* X86英特尔cpu与之相兼容体系结构的子目录:boot 引导程序compressed内核解压缩 tools生成压缩内核映像的程序 kernel相关内核特性实现方式，如信号处理、时钟处理 lib 硬件相关工具函数*/

documentation内核文档

drivers设备驱动文档

include内核所需要的头文件。与平台无关的头文件在include/linux子目录下，与平台有关的头文件则放在相应的子目录中。

fs目录存放各种文件系统的实现代码。每个子目录对应一种文件系统的实现，公用的源程序用于实现虚拟文件系统vfs

"|--devpts是/dev/pts虚拟文件系统

||--ext2是第二扩展文件系统

||--fat是MS的fat32文件系统

||--isofs 是IsO9660光盘cd-rom上的文件系统

net是网络协议的实现代码

||--802 802无线通讯协议核心支持代码

||--appletalk 与苹果系统连网的协议

||--ax25 AX25无线INTERNET协议

||--bridge 桥接设备

||--ipv4 IP协议族V4版32位寻址模式

||--ipv6 IP协议族V6版

四、linux内核的配置和编译

代码是如何转化为烧写或安装到硬件平台中的系统映像文件的？

1、为什么要配置内核

选出需要的，去掉不要的！1、硬件的需求2、软件的需求

下载内核后要在linux中解压缩，不要在windows下解压缩因为windows下不区分大小写，而linux操作系统区分大小写。

进入内核的文件下：

2、内核的配置：

make config：基于文本模式的交互式配置

make menuconfig：基于文本模式的菜单型配置

<*>文件经过编译由.c文件到.o文件,最后链接压缩为内核镜像，它存放在内存。

<M>内核模块，同上经过编译后会把.o文件安装到硬盘。

< >表示不选择该功能

配置结果文件是隐藏文件，可以用ls -a 在内核文件下查看.config version

上面介绍的是一种方法，不过作为初学者我们往往是在一个已有的配置文件基础上，通过修改得到新的配置文件，linux内核提供了一系列可供参考的内核配置文件，位于Arch/cpu/configs

接下来，我们利用虚拟机上的linux系统的配置文件来创建自己的升级版内核，并在虚拟机上运行该内核。

图：

3、编译内核（编译内核、编译内核模块、制作ramdisk）

3.1、编译内核

make zImage只能编译小于512K的内核

make bzImage我们一般会使用这种方法编译内核

如需获取详细编译信息，可使用：

make zImage V=1

make bzImage V=1

编译好的内核位于arch/cpu/boot/目录下***

3.2编译内核模块

make modules 编译内核模块

make modules_install 将编译好的内核模块，从内核源代码目录复制到/lib/modules下**,为打包做好准备

经过第一步编译后，散落在各个文件下的.ko文件为内存模块。需要集中移动到/lib/modules这个就由make modules_install来完成

3.3制作init ramdisk

方法：mkinitrd initrd-$version $version

例如：mkinitrd initrd-2.6.32 2.6.32

通过uname -r 获得正在运行的内核版本

*$version可以通过查询/lib/modules下的目录得到

4、安装内核

1、cp arch/x86/boot/bzImage

/boot/vmlinuz-$version

2、cp initrd-$version /boot/

3、修改/etc/grub.conf的后四行

5、清理内核

make clean 清理编译内核生产的.o文件

make distclean 清理编译内核生产的.o文件和.config $version

记忆几个命令

rpm -qa | grep kernel 找到内核包信息

rpm -e kernel-内核包名