第二章Linux內(nèi)核及內(nèi)核編程

Linux內(nèi)核及編程第2章Linux內(nèi)核及內(nèi)核編程計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系李偉民2012年7月Linux內(nèi)核及編程提綱Linux內(nèi)核介紹

-Linux內(nèi)核演變及新版特點(diǎn)

-Linux內(nèi)核的組成Linux內(nèi)核編程

-Linux內(nèi)核編譯及加載-Linux下的C編程特點(diǎn)

Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的發(fā)展與演變Linux生存發(fā)展的支柱UNIX操作系統(tǒng)：Linux可以看做UNIX的一個(gè)克隆版本Minix操作系統(tǒng)：開(kāi)放源代碼，Linux參照Minix于1991年開(kāi)發(fā)GNU計(jì)劃：GNU計(jì)劃和FSF由Stallman于84年創(chuàng)辦，開(kāi)發(fā)出了許多高質(zhì)量的免費(fèi)軟件，為L(zhǎng)inux開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了合適的環(huán)境。Posix標(biāo)準(zhǔn)：可移植的操作系統(tǒng)接口，保證應(yīng)用程序在源代碼一級(jí)上在多種操作系統(tǒng)上移植，是Linux前進(jìn)的燈塔Internet：從0.95版開(kāi)始，對(duì)內(nèi)核的改進(jìn)和擴(kuò)充以網(wǎng)友為主Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的發(fā)展與演變Linux版本的發(fā)展

從1991年10月最初原型0.1版到2003年12月2.6版，Linux朝著支持更多的CPU、硬件體系結(jié)構(gòu)和外部設(shè)備，支持更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用，提供更好的性能3個(gè)方向發(fā)展。編號(hào)問(wèn)題：奇偶數(shù)編號(hào)含義。

針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用的改進(jìn)內(nèi)核，如HardHatLinux和RTLinux，

uClinux，ThinLinux，MontaVista。Linux內(nèi)核及編程Linux2.6內(nèi)核特點(diǎn)新的調(diào)度器：高負(fù)載下執(zhí)行出色，多處理器也能很好的擴(kuò)展。內(nèi)核搶占：提高實(shí)時(shí)性，增強(qiáng)系統(tǒng)的用戶(hù)交互性。改進(jìn)的線(xiàn)程模型：可以處理任意數(shù)目的線(xiàn)程，最大達(dá)20億。虛擬內(nèi)存的變化：融合反向映射技術(shù)。文件系統(tǒng)：支持日志文件系統(tǒng)功能，對(duì)擴(kuò)展屬性及Posix標(biāo)準(zhǔn)訪(fǎng)問(wèn)控制支持，給指定的文件在文件系統(tǒng)中嵌入元數(shù)據(jù)。音頻：ALSA支持USB和MIDI設(shè)備。電源管理：調(diào)節(jié)CPU，降低功耗。聯(lián)網(wǎng)和IPSec：加入對(duì)IPSec和NFSv4的支持，改進(jìn)對(duì)IPv6的支持。用戶(hù)界面層：加入了對(duì)近乎所有接口設(shè)備的支持。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的組成Linux內(nèi)核源代碼目錄結(jié)構(gòu)arch：和硬件體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼，每種平臺(tái)占一個(gè)相應(yīng)目錄。drivers：設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，每個(gè)不同驅(qū)動(dòng)占用一個(gè)子目錄。fs：支持的各種文件系統(tǒng)，如EXT、FAT、NTFS、JFFS2。block：塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序I/O調(diào)度。include：與系統(tǒng)相關(guān)的頭文件放在include/linux下。init：內(nèi)核初始化代碼。kernel：內(nèi)核最核心部分，和平臺(tái)相關(guān)的一部分放在arch/*/kernelmm:內(nèi)存管理代碼，和平臺(tái)相關(guān)的一部分放在arch/*/mmscripts:用于配置內(nèi)核的腳本文件。usr：實(shí)現(xiàn)了用于打包和壓縮的cpio等。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的組成Linux內(nèi)核組成Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的組成進(jìn)程調(diào)度Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的組成內(nèi)存管理

內(nèi)存管理的主要作用是控制多個(gè)進(jìn)程安全地共享主內(nèi)存區(qū)域。Linux內(nèi)存管理完成為每個(gè)進(jìn)程進(jìn)行虛擬內(nèi)存到物理內(nèi)存的轉(zhuǎn)換。Linux的每個(gè)進(jìn)程享有4GB的內(nèi)存空間，0~3GB屬于用戶(hù)空間，3~4GB屬于內(nèi)核空間，內(nèi)核空間對(duì)常規(guī)內(nèi)存、I/O設(shè)備內(nèi)存以及高端內(nèi)存存在不同的處理方式。虛擬文件系統(tǒng)

隱藏了各種硬件細(xì)節(jié)，為所有設(shè)備統(tǒng)一了接口。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的組成網(wǎng)絡(luò)接口提供對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的存取和各種網(wǎng)絡(luò)硬件的支持，分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)可能的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備通信，每一種設(shè)備都有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。進(jìn)程通信支持進(jìn)程間的多種通信機(jī)制，包含信號(hào)量、共享內(nèi)存、管道等，可協(xié)助多個(gè)進(jìn)程、多資源的互斥訪(fǎng)問(wèn)、進(jìn)程間的同步和消息傳遞。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的組成Linux內(nèi)核組成部分之間的依賴(lài)關(guān)系進(jìn)程創(chuàng)建依賴(lài)內(nèi)存管理的數(shù)據(jù)裝入。進(jìn)程間通信依賴(lài)內(nèi)存管理支持共享內(nèi)存通信機(jī)制。虛擬文件系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)接口支持網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)。內(nèi)存管理利用虛擬文件系統(tǒng)支持交換，交換進(jìn)程定期由調(diào)度程序調(diào)度，這說(shuō)明內(nèi)存管理也依賴(lài)與進(jìn)程調(diào)度。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的組成Linux內(nèi)核空間與用戶(hù)空間CPU內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了不同操作模式。不同模式有不同功能。Linux系統(tǒng)充分利用了CPU這一特性，但它只使用了兩級(jí)：內(nèi)核空間和用戶(hù)空間。內(nèi)核可以進(jìn)行任何操作，用戶(hù)程序被禁止對(duì)硬件的直接訪(fǎng)問(wèn)和對(duì)內(nèi)存的未授權(quán)訪(fǎng)問(wèn)，它們的地址空間不同。Linux只能通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用和硬件中斷完成從用戶(hù)空間到內(nèi)核空間的控制轉(zhuǎn)移。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核編譯為什么重新編譯內(nèi)核？Linux是一個(gè)自由軟件，內(nèi)核版本不斷更新，并增加了許多特性。根據(jù)自身系統(tǒng)，定制更高效，更穩(wěn)定內(nèi)核的需要。更新的版本支持更多的硬件，具備更好的進(jìn)程管理能力，運(yùn)行速度更快，更穩(wěn)定，并一般會(huì)修復(fù)老版本中的bug。

經(jīng)常性地選擇升級(jí)更新的系統(tǒng)內(nèi)核是Linux使用者的必要操作內(nèi)容。編譯適合自己的內(nèi)核，將不需要的功能不要編譯進(jìn)內(nèi)核，以免增加被系統(tǒng)攻擊者利用的漏洞。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核編譯Linux內(nèi)核的獲取和更新linux內(nèi)核版本發(fā)布的官方網(wǎng)站http://。發(fā)布形式：一種是full/Source版本，另外一種是patch文件，即補(bǔ)丁。完整內(nèi)核版本較大，一般是tar.gz或者是.bz2文件，二者分別是使用gzip或者bzip2進(jìn)行壓縮的文件，使用時(shí)需要解壓縮。patch文件則比較小，一般只有幾十K到幾百K,但是patch文件是針對(duì)于特定的版本的，你需要找到自己對(duì)應(yīng)的版本才能使用。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核編譯Linux內(nèi)核編譯準(zhǔn)備知識(shí)編譯內(nèi)核需要root權(quán)限。一般把內(nèi)核拷貝到/usr/src下，刪除該目前下存在的linux目錄鏈接。解壓縮源代碼，如果所下載的是.tar.gz（.tgz）文件，tar-zxvfFORLINX_linux-.tar.gz。文件解壓到/usr/src/linux目錄，然后稍作修改。

mv

linuxlinux-2.6.5;ln-slinux-2.6.5linux。（可選）Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核編譯步驟通常要運(yùn)行的第一個(gè)命令是：

cd/usr/src/linux

。makemrproper

:該命令確保源代碼目錄下沒(méi)有不正確的.ko文件以及文件的互相依賴(lài)。如果我們使用剛下載的完整的源程序包進(jìn)行編譯，本步可以省略。而如果你多次使用了這些源程序編譯內(nèi)核，那么最好要先運(yùn)行一下這個(gè)命令。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核編譯步驟Linux內(nèi)核配置配置內(nèi)核可以根據(jù)需要與愛(ài)好使用下面命令中的一個(gè)：

#makeconfig（基于文本的最為傳統(tǒng)的配置界面，不推薦使用）#makemenuconfig（基于文本選單的配置界面，字符終端下推薦使用）#makexconfig（基于圖形窗口模式的配置界面，Xwindow下推薦使用，要求QT被安裝）#makegconfig（要求GTK+被安裝）。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核編譯步驟Linux內(nèi)核配置界面Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核編譯步驟Linux內(nèi)核編譯#makeclean：完成刪除前面步驟留下的文件，以避免出現(xiàn)一些錯(cuò)誤。這在多次編譯過(guò)內(nèi)核的話(huà)是有必要的。makebzImage或makezImage:實(shí)現(xiàn)完全編譯內(nèi)核，二者生成的內(nèi)核都是使用gzip壓縮的，只要使用一個(gè)就夠了，它們的區(qū)別在于使用makebzImage可以生成大一點(diǎn)的內(nèi)核。建議大家使用makezImage命令。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核配置主要項(xiàng)目簡(jiǎn)介L(zhǎng)oadablemodulesupport這個(gè)選項(xiàng)是你的內(nèi)核對(duì)內(nèi)核模塊的支持選項(xiàng)，包括是否支持和支持的一些配置等，選擇此項(xiàng)會(huì)使一些不常用到的驅(qū)動(dòng)或特性可以編譯為模塊以減少內(nèi)核的體積。SystemType

選擇對(duì)系統(tǒng)的支持，如什么樣的ARM內(nèi)核，什么樣的配置平臺(tái)等，如果使用不同的處理器其系統(tǒng)或是不同的內(nèi)核時(shí)此處的選項(xiàng)可能不同。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核配置主要項(xiàng)目簡(jiǎn)介GeneralSetup這里是內(nèi)核本身的一些屬性的配置，包括壓縮方式，網(wǎng)絡(luò)支持等很多屬性。Parallelportsupport這個(gè)選項(xiàng)顧名思義就是選擇內(nèi)核對(duì)并口的支持情況，當(dāng)選中對(duì)并口支持后會(huì)出現(xiàn)新的選項(xiàng)來(lái)配置支持不同類(lèi)型不同模式的并口。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核配置主要項(xiàng)目簡(jiǎn)介MemoryTechnologyDevices(MTD)對(duì)MTD設(shè)備的支持選項(xiàng)，這個(gè)選項(xiàng)對(duì)嵌入式系統(tǒng)比較重要，內(nèi)核對(duì)各種Flash的支持都在這里配置，包括種類(lèi)，分區(qū)等。Blockdevices內(nèi)核對(duì)塊設(shè)備的支持選項(xiàng)，各種磁盤(pán)系統(tǒng)的支持。Networkingsupport對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的支持選項(xiàng)，例如系統(tǒng)配置不同的網(wǎng)卡時(shí)就要在這里選中不同的選項(xiàng)。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核配置主要項(xiàng)目簡(jiǎn)介Characterdevices字符型設(shè)備的支持，這個(gè)選項(xiàng)是嵌入式系統(tǒng)經(jīng)常使用的選項(xiàng)，嵌入式系統(tǒng)中大量的設(shè)備都屬于Char型的設(shè)備。Multimediadevices多媒體設(shè)備的支持。Filesystems內(nèi)核對(duì)不同文件系統(tǒng)的支持選項(xiàng)，在這里選擇需要支持的文件系統(tǒng)。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核配置主要項(xiàng)目簡(jiǎn)介USBsupport各種USB設(shè)備的支持。Bluetoothsupport藍(lán)牙設(shè)備的支持。Kernelhacking內(nèi)核DeBug

用的一些選項(xiàng)，用于報(bào)告各種信息。Linux內(nèi)核及編程內(nèi)核配置小結(jié)Linux內(nèi)核的配置系統(tǒng)由以下3個(gè)部分組成Makefile：定義Linux內(nèi)核的編譯規(guī)則。配置文件（Kconfig）：給用戶(hù)提供配置選擇的功能。配置工具：配置命令解釋器和配置用戶(hù)界面。使用makemenuconfig等命令后，會(huì)生成一個(gè).config配置文件，記錄哪些被編譯入內(nèi)核，哪些被編譯為內(nèi)核模塊。Linux內(nèi)核及編程Kconfig和MakeFile在Linux內(nèi)核中增加程序需要完成以下3項(xiàng)工作將編寫(xiě)的源代碼拷入Linux內(nèi)核源代碼的相應(yīng)目錄。在目錄的Kconfig文件中增加關(guān)于新源代碼對(duì)應(yīng)項(xiàng)目的配置選項(xiàng)在目錄的Makefile文件中增加對(duì)新源代碼的編譯條目。Makefile定義Linux內(nèi)核的編譯規(guī)則，make工具可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編譯和增量編譯，但必須告訴make源程序之間的依賴(lài)關(guān)系，描述這種關(guān)系的就是Makefile文件。Linux內(nèi)核及編程MakeFile文件分類(lèi)Linux內(nèi)核及編程MakeFile的作用決定編譯哪些文件頂層Makefile決定內(nèi)核根目錄下哪些子目錄將被編進(jìn)內(nèi)核(采用遞歸的方式)。arch/$(ARCH)/Makefile決定arch/$(ARCH)目錄下哪些文件、哪些目錄將被編進(jìn)內(nèi)核。各級(jí)子目錄下的Makefile決定所在目錄下哪些文件將被編進(jìn)內(nèi)核，哪些文件將被編成模塊(即驅(qū)動(dòng)程序)，進(jìn)入哪些子目錄繼續(xù)調(diào)用它們的Makefile

。Linux內(nèi)核及編程Makefile的作用怎樣編譯這些文件？即編譯選項(xiàng)、連接選項(xiàng)是什么。選項(xiàng)分3類(lèi)：全局的，適用于整個(gè)內(nèi)核代碼樹(shù)；局部的，僅適用于某個(gè)Makefile中的所有文件；個(gè)體的，僅適用于某個(gè)文件。Linux內(nèi)核及編程MakeFile的作用怎樣連接這些文件，它們的順序如何？arch/arm/Makefile:頂層Makefile:Linux內(nèi)核及編程Makefile的作用頂層Makefile按照一定的順序組織文件，根據(jù)連接腳本arc/$(ARCH)/kernel/vmlinux.lds生成內(nèi)核映象文件vmlinux。obj–y用來(lái)定義哪些文件被編進(jìn)(built-in)內(nèi)核。obj-m用來(lái)定義哪些文件被編譯成可加載模塊(Loadablemodule)。lib-y用來(lái)定義哪些文件被編成庫(kù)文件。obj-y、obj-m還可以用來(lái)指定要進(jìn)入的下一層子目錄。Linux內(nèi)核及編程Makefile的主要語(yǔ)法目標(biāo)定義定義哪些內(nèi)容作為模塊編譯，哪些要編譯并連接進(jìn)內(nèi)核。更常見(jiàn)的做法：根據(jù).config文件中的CONFIG變量來(lái)決定文件編譯方式，如：obj-y+=foo.c：表示要由foo.c或者foo.s文件編譯得到foo.o并連接進(jìn)內(nèi)核。obj-$(CONFIG_ISDN)+=isdn.oobj-$(CONFIG_ISDN_PPP_BSDCOMP)+=isdn_bsdc.oLinux內(nèi)核及編程Makefile的主要語(yǔ)法多文件模塊的定義采用模塊名加-y或-bojs后綴來(lái)定義模塊的組成文件。目錄層次迭代當(dāng)CONFIG_EXT2_FS的值為y或m時(shí)，kbuild將會(huì)把ext2目錄列入向下迭代的目標(biāo)中。obj-$(CONFIG_EXT2_FS)+=ext2.oext2-y:=balloc.odir.ofile.oobj-$(CONFIG_EXT2_FS)+=ext2/Linux內(nèi)核及編程Kconfig分析一個(gè)文本形式的文件，其中主要作用是在內(nèi)核配置時(shí)候，作為配置選項(xiàng)，是各種配置界面的源文件。內(nèi)核的配置工具讀取各個(gè)Kconfig文件，生成配置界面供開(kāi)發(fā)人員配置內(nèi)核，最后生成配置文件.config。內(nèi)核的配置界面以樹(shù)狀的菜單形式組織，主菜單下有若干個(gè)子菜單，子菜單下又有子菜單或配置選項(xiàng)。每個(gè)子菜單或選項(xiàng)可以有依賴(lài)關(guān)系，這些依賴(lài)關(guān)系用來(lái)確定它們是否顯示。只有被依賴(lài)項(xiàng)的父項(xiàng)已經(jīng)被選中，子項(xiàng)才會(huì)顯示。內(nèi)核源碼每個(gè)子目錄中，都有一個(gè)Makefile文件和Kconfig文件。Linux內(nèi)核及編程Kconfig基本要素config條目config條目用來(lái)配置一個(gè)選項(xiàng)，它用于生成一個(gè)變量，這個(gè)變量會(huì)連同它的值一起被寫(xiě)入配置文件.config中。config出現(xiàn)的三種配置結(jié)果：config關(guān)鍵字，表示一個(gè)配置選項(xiàng)的開(kāi)始。CONFIG_LEDS_S3C24XX=y#對(duì)應(yīng)的文件被編進(jìn)內(nèi)核CONFIG_LEDS_S3C24XX=m#對(duì)應(yīng)的文件被編成模塊＃CONFIG_LEDS_S3C24XX#對(duì)應(yīng)的文件沒(méi)有被使用Linux內(nèi)核及編程Kconfig基本要素config變量類(lèi)型：bool布爾類(lèi)型、

tristate三態(tài)(內(nèi)建、模塊、移除)、string字符串、hex十六進(jìn)制、integer整型。條件判斷：依賴(lài)關(guān)系：缺省值定義：

注意：省略了前綴“CONFIG_”“if〈expr〉”“prompt”<prompt>[“if”<expr>]注意：prompt關(guān)鍵字可以省略“dependson”/“requires”<expr>“default”<expr>[“if”<expr>]Linux內(nèi)核及編程Kconfig基本要素選擇選項(xiàng)：幫助信息：

“select”<symbol>[“if”<expr>]“help”or“---help---”Linux內(nèi)核及編程Kconfig基本要素menu條目所有處在“menu”和“endmenu”之間的菜單入口都會(huì)成為“Floatingpointemulation”子菜單。而且，所有子菜單選項(xiàng)都會(huì)繼承父菜單的依賴(lài)關(guān)系。menu“Floatingpointemulation”configFPE_NWFPE……configFPE_NWFPE_XP…………endmenuLinux內(nèi)核及編程Kconfig基本要素choice條目：將多個(gè)類(lèi)似的配置選項(xiàng)組合在一起，供用戶(hù)單選或多選，格式如下：“choice”<choiceoptions><choiceblock>“endchoice”choiceprompt“ARMsystemtype”defaultARCH_VERSATILEconfigARCH_AAEC2000…configARCH_INTEGRATOR…endchoiceLinux內(nèi)核及編程Kconfig基本要素comment條目:用于定義一些幫助信息，它在配置過(guò)程中出現(xiàn)在界面的第一行.并且這些幫助信息會(huì)出現(xiàn)在配置文件中(作為注釋)，格式如下：“comment”<prompt><commentoptions>menu“Floatingpointemulation”comment“Atleastoneemulationmustbeselected”Linux內(nèi)核及編程Kconfig基本要素source條目:用于讀入另一個(gè)Kconfig文件，

格式如下:“source”<prompt>source“net/Kconfig”Linux內(nèi)核及編程.config文件分析是在進(jìn)行內(nèi)核配置的時(shí)候，經(jīng)過(guò)配置后生成的內(nèi)核編譯參考文件。是由配置工具自動(dòng)生成。記錄哪些部分被編譯入內(nèi)核、哪些部分被編譯為內(nèi)核模塊。位于源代碼的根目錄下。.config文件節(jié)選:1#

2#Automaticallygeneratedmakeconfig:don’tedit

3#

4CONFIG_X86=y

5CONFIG_MMU=y

6CONFIG_UID16=yLinux內(nèi)核及編程Kconfig、MakeFile、.config三者之間的聯(lián)系我們?cè)趦?nèi)核源碼下面執(zhí)行make命令，實(shí)際上是根據(jù)makefile來(lái)進(jìn)行編譯的。

obj-$(CONFIG_ISDN)+=isdn.o中CONFIG_ISDN是一個(gè)變量，這個(gè)變量的賦值則是通過(guò).config文件來(lái)集中賦值的。CONFIG_ISDN=y..config文件是通過(guò)Kconfig配置生成的。當(dāng)更改Kconfig文件或者通過(guò)配置工具進(jìn)行內(nèi)核配置的時(shí)候會(huì)自動(dòng)更新.config中相應(yīng)的值。這三者是怎樣配合工作的呢？Linux內(nèi)核及編程添加驅(qū)動(dòng)程序到內(nèi)核1、拷貝test到drivers路徑下cp–frtestlinux_kernel_path/drivers2、為新增目錄創(chuàng)建Kconfig和MakefileLinux內(nèi)核及編程添加驅(qū)動(dòng)程序到內(nèi)核3、修改新增目錄的父目錄的Kconfig和Makefile在drivers/Kconig中加入：source"drivers/test/Kconfig“在drivers/Makefile中加入：obj-$(CONFIG_TEST)+=test/在arch/arm/Kconfig里加入：source“drivers/test/Kconfig”4、增加了Kconfig和Makefile文件之后的新的test樹(shù)型目錄如下所示：

Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的幾個(gè)概念（補(bǔ)充）驅(qū)動(dòng)層程序包括：硬件抽象層HAL；板間升級(jí)包BSP；設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。硬件抽象層：（HardwareAbstractionLayer）是位于操作系統(tǒng)內(nèi)核與硬件電路之間的接口層，操作系統(tǒng)中通過(guò)接口控制所有硬件電路如CPU、I/O、Memory等的操作。抽象層一般應(yīng)包括相關(guān)硬件的初始化配置操作、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作、硬件設(shè)備操作等功能。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的幾個(gè)概念（補(bǔ)充）抽象層的特點(diǎn)硬件抽象層具有與硬件的密切相關(guān)性；硬件抽象層具有與操作系統(tǒng)的無(wú)關(guān)性；接口定義的功能應(yīng)包含硬件或系統(tǒng)所需硬件支持的所有功能；接口定義簡(jiǎn)單明了，太多接口函數(shù)會(huì)增加軟件模擬的復(fù)雜性；具有可測(cè)性的接口設(shè)計(jì)有利于系統(tǒng)的軟硬件測(cè)試和集成。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的幾個(gè)概念（補(bǔ)充）板間升級(jí)包板級(jí)支持包BSP（BoardSupportPackage）是介于主板硬件和操作系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)程序?qū)又g的一層，一般認(rèn)為它屬于操作系統(tǒng)的一部分，主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)操作系統(tǒng)的支持，為上層的驅(qū)動(dòng)程序提供訪(fǎng)問(wèn)硬件設(shè)備寄存器的函數(shù)包，使之能夠更好的運(yùn)行于硬件主板。另有說(shuō)法：在WindowsCE中，BSP是驅(qū)動(dòng)程序、OEM適應(yīng)層、硬件抽象層以及啟動(dòng)設(shè)備和使外設(shè)正常工作所需BIOS文件的集合。另外，每個(gè)公司的定義和標(biāo)準(zhǔn)可能不一樣。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的引導(dǎo)初始化代碼（啟動(dòng)代碼）使處理器從復(fù)位狀態(tài)進(jìn)入到操作系統(tǒng)能夠運(yùn)行的狀態(tài)?？蓜澐譃槿齻€(gè)階段：初始化硬件配置、診斷、引導(dǎo)。系統(tǒng)的啟動(dòng)通常用的兩種方式：直接從flash啟動(dòng)；將壓縮的內(nèi)存映像文件從Flash（為節(jié)省Flash資源，提高速度）中復(fù)制、解壓到RAM，再?gòu)腞AM啟動(dòng)Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的引導(dǎo)X86PC上的Linux引導(dǎo)流程系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行init進(jìn)程Bootloader的第一階段Bootloader的第二階段啟動(dòng)內(nèi)核BIOSMBRLILO、GRUB內(nèi)核用戶(hù)空間上電/復(fù)位Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的引導(dǎo)當(dāng)上電或復(fù)位時(shí)，CPU會(huì)將PC指針賦值為一個(gè)特定的地址并執(zhí)行該地址處的指令，位于BIOS中，保存在ROM或Flash中。BIOS運(yùn)行時(shí)按照CMOS的設(shè)置的啟動(dòng)設(shè)備順序來(lái)搜索處于活動(dòng)狀態(tài)并且可以引導(dǎo)的設(shè)備。主引導(dǎo)加載程序查找并加載次引導(dǎo)加載次引導(dǎo)程序。次引導(dǎo)加載程序加載Linux內(nèi)核和可選的初始RAM磁盤(pán)，將控制權(quán)交給Linux內(nèi)核源代碼。運(yùn)行被加載的內(nèi)核，并啟動(dòng)用戶(hù)空間應(yīng)用程序。Linux內(nèi)核及編程Linux內(nèi)核的引導(dǎo)Bootloader著名的LinuxBootloader包括應(yīng)用于PC的LILO和GRUB，應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)的U-Boot、RedBoot。怎樣完成啟動(dòng)內(nèi)核并運(yùn)行用戶(hù)空間的init進(jìn)程？當(dāng)內(nèi)核映像被加載到RAM之后，Bootloader的控制權(quán)被釋放，內(nèi)核映像并不是完全可直接執(zhí)行的目標(biāo)代碼，而是通過(guò)一個(gè)壓縮過(guò)的zImage或bzImage。Linux內(nèi)核及編程X86PC上的Linux引導(dǎo)流程/arch/i386/boot/head.SStart()Startup_32()Decompress_kernel()Startup_32()Startup_kernel()cpu_idle()/arch/i386/boot/compress/head.S/arch/i386/boot/compress/misc.c/arch/i386/kernel/head.S/init/main.c/init/main.cLinux內(nèi)核及編程Linux下C編程特點(diǎn)Linux編碼風(fēng)格Linux命名習(xí)慣不同于Windows程序命名習(xí)慣和匈牙利法。下劃線(xiàn)大量使用，不采用首字母大寫(xiě)以區(qū)分單詞的方式。代碼縮進(jìn)使用“TAB”（8個(gè)字符）。對(duì)于結(jié)構(gòu)體、if/for/while/switch語(yǔ)句，{不另起一行。如果if、for循環(huán)后只有1行，不要加{}。if和else混用的情況下，else語(yǔ)句不另起一行。對(duì)于函數(shù)，{另起一行。switch和case對(duì)齊。注意空格的應(yīng)用，如for(i=0;i<10;i++){。Linux內(nèi)核及編程Linux下C編程特點(diǎn)GNUC與ANSICLinux上可用的C編譯器是GNUC編譯器，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)C進(jìn)行一系列擴(kuò)展?？梢远x零長(zhǎng)度和變量長(zhǎng)度數(shù)組，chardata[0],doublex[n]。把包含在括號(hào)中的復(fù)合語(yǔ)句看做是一個(gè)表達(dá)式，稱(chēng)為語(yǔ)句表達(dá)式。typeof(x)語(yǔ)句可以獲得x的類(lèi)型，借助這個(gè)可以重新定義宏。宏也可以接受可變數(shù)目的參數(shù),#definepr_debug(fmt,arg…)printk(fmt,##arg)。通過(guò)指定索引或結(jié)構(gòu)體成員名，允許初始化值可以順序出現(xiàn)。預(yù)定義了兩個(gè)標(biāo)識(shí)符保存當(dāng)前函數(shù)的名字。Linux內(nèi)核及編程Linux下C編程特點(diǎn)GNUC與ANSIC允許聲明函數(shù)、變量和類(lèi)型的特殊屬性，以便進(jìn)行手工的代碼優(yōu)化和定制代碼檢查的方法，在聲明后添加__attribute__((ATTRIBUTE)),ATTRIBUTE為屬性說(shuō)明。Noreturn、format、unused、aligned、packed屬性的意義。提供了大量?jī)?nèi)建函數(shù)，大部分是標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)函數(shù)，不屬于庫(kù)函數(shù)的其他內(nèi)建函數(shù)以__builtin開(kāi)始。在使用gcc編譯C程序的時(shí)候，使用gcc–ansi–penantic–ctest.c,則會(huì)告訴編譯器不使用GNU擴(kuò)展語(yǔ)法。Linux內(nèi)核及編程Linux下C編程特點(diǎn)struct

operators

{

void

(*read1)(char

*);

void

(*read2)(char

*);

void

(*read3)(char

*);

int

n;

};

void

read1(char

*data)

{

printf("read1:

%s/n",data);

}

void

read2(char

*data)

{}

void

read3(char

*data)

{}

int

main()