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。

　　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