linux核心驅動-核心初涉

 　　一、為什麼要學習核心?

　　有些人要學習核心，而有些人則可以不學習它。你如果以後要從事系統研發或驅動開發的話，就要學習核心。

　　剛剛接觸核心，主要學習核心的介面函數。不要深入的去讀核心，因為你讀也讀不懂，核心代碼龐大如野獸一般不可駕馭。

　　學習核心主要掌握層次學習法，即從頭開始學習，一環緊扣一環。

　　核心學習的四步學習法：1、核心理論學習-概念與函數原型2、範常式序分析3、思維導圖設計4、親自編寫代碼

　　二、linux核心簡介

　　1、linux體繫結構

　　分為兩部分：使用者空間和核心空間

　　2、linux為什麼要分為使用者空間和核心空間

　　現代CPU通常實現了不同的工作模式，以ARM為例，實現了7中工作模式。X86實現了4中不同的層級：Ring0-Ring3. Ring0下可以執行特權指令，可以訪問IO裝置等，在Ring3則有很多限制。linux系統利用CPU的這一特性，使用了其中兩個層級分別運行linux核心與應用程式，這樣使作業系統本身得到充分的保護。例如：如果使用X86，使用者代碼運行在Ring3，核心代碼運行在Ring0.核心空間與使用者空間是程式執行的兩種不同狀態，通過系統調用和硬體中斷能夠完成從使用者空間到核心空間的轉移。

　　3.linux的核心構架

　　系統調用介面

　　SCI層為使用者空間提供了一套標準的系統調用函數來訪問Linux核心，搭起了使用者空間到核心空間的橋樑。

　　進程管理(PM)是建立進程，停止進程，並控制它們之間的通訊。進程管理還包括控制活動進程如何共用CPU，即進程調度。

　　記憶體管理(MM)的主要作用是控制多個進程安全地共用記憶體地區。

　　網路通訊協定棧(Network Stack)為linux提供了豐富的網路通訊協定實現。

　　虛擬檔案系統(VFS)隱藏各個檔案系統的具體細節，為檔案操作提供統一的介面。

　　裝置驅動(DD)：linux核心中有大量代碼都在裝置驅動程式中，它們控制特定的硬體裝置。

　　三、linux核心原始碼結構

　　1、下載原始碼地址www.kernel.org

　　2、linux核心原始碼採用樹形結構進行組織，非常合理地把功能相關的檔案都放在同一個子目錄下，使得程式更具可讀性。

　　arch目錄：arch是architecture的縮寫。核心所支援的每種CPU體系，在該目錄下都有對應的子目錄。每個cpu的子目錄，又進一步分解為boot，mm，kernel等子目錄，分別包含控制系統引導，記憶體管理，系統調用等。/* X86英特爾cpu與之相相容體繫結構的子目錄:boot 引導程式compressed核心解壓縮 tools產生壓縮核心映像的程式 kernel相關核心特性實現方式，如訊號處理、時鐘處理 lib 硬體相關工具函數*/

　　documentation核心文檔

　　drivers裝置驅動文檔

　　include核心所需要的標頭檔。與平台無關的標頭檔在include/linux子目錄下，與平台有關的標頭檔則放在相應的子目錄中。

　　fs目錄存放各種檔案系統的實現代碼。每個子目錄對應一種檔案系統的實現，公用的來源程式用於實現虛擬檔案系統vfs

　　"|--devpts是/dev/pts虛擬檔案系統

　　||--ext2是第二擴充檔案系統

　　||--fat是MS的fat32檔案系統

　　||--isofs 是IsO9660光碟片cd-rom上的檔案系統

　　net是網路通訊協定的實現代碼

　　||--802 802無線通訊協議核心支援代碼

　　||--appletalk 與蘋果系統連網的協議

　　||--ax25 AX25無線INTERNET協議

　　||--bridge 橋接裝置

　　||--ipv4 IP協議族V4版32位定址模式

　　||--ipv6 IP協議族V6版

　　四、linux核心的配置和編譯

　　代碼是如何轉化為燒寫或安裝到硬體平台中的系統映像檔案的?

　　1、為什麼要配置核心

　　選出需要的，去掉不要的!1、硬體的需求2、軟體的需求

　　下載核心後要在linux中解壓縮，不要在windows下解壓縮因為windows下不區分大小寫，而linux作業系統區分大小寫。

　　進入核心的檔案下：

　　2、核心的配置：

　　make config：基於文字模式的互動式配置

　　make menuconfig：基於文字模式的菜單型配置

　　<*>檔案經過編譯由.c檔案到.o檔案,最後連結壓縮為核心鏡像，它存放在記憶體。

　　核心模組，同上經過編譯後會把.o檔案安裝到硬碟。

　　< >表示不選擇該功能

　　配置結果檔案是隱藏檔案，可以用ls -a 在核心檔案下查看.config version

　　上面介紹的是一種方法，不過作為初學者我們往往是在一個已有的設定檔基礎上，通過修改得到新的設定檔，linux核心提供了一系列可供參考的核心設定檔，位於Arch/cpu/configs

　　接下來，我們利用虛擬機器上的linux系統的設定檔來建立自己的升級版核心，並在虛擬機器上運行該核心。

　　圖：

　　3、編譯核心(編譯核心、編譯核心模組、製作ramdisk)

　　3.1、編譯核心

　　make zImage只能編譯小於512K的核心

　　make bzImage我們一般會使用這種方法編譯核心

　　如需擷取詳細編譯資訊，可使用：

　　make zImage V=1

　　make bzImage V=1

　　編譯好的核心位於arch/cpu/boot/目錄下***

　　3.2編譯核心模組

　　make modules 編譯核心模組

　　make modules_install 將編譯好的核心模組，從核心原始碼目錄複寫到/lib/modules下**,為打包做好準備

　　經過第一步編譯後，散落在各個檔案下的.ko檔案為記憶體模組。需要集中移動到/lib/modules這個就由make modules_install來完成

　　3.3製作init ramdisk

　　方法：mkinitrd initrd-$version $version

　　例如：mkinitrd initrd-2.6.32 2.6.32

　　通過uname -r 獲得正在啟動並執行核心版本

　　*$version可以通過查詢/lib/modules下的目錄得到

　　4、安裝核心

　　1、cp arch/x86/boot/bzImage

　　/boot/vmlinuz-$version

　　2、cp initrd-$version /boot/

　　3、修改/etc/grub.conf的後四行

　　5、清理核心

　　make clean 清理編譯核心生產的.o檔案

　　make distclean 清理編譯核心生產的.o檔案和.config $version

　　記憶幾個命令

　　rpm -qa | grep kernel 找到核心包資訊

　　rpm -e kernel-核心包名