轉載自水木清華
歡迎大家補充 1. 請推薦一些好的Linux核心參考書？ 2. 原始碼問題
2.1 如何得到某一版本的Linux核心原始碼?
2.2 請問xx命令、xx庫的源碼是哪個檔案？
2.3 linux-2.x.x.tar.gz.sign 檔案有什麼用途？
2.4 請推薦一些原始碼查看工具？
2.5 核心patch如patch-2.6.3怎麼用？
2.6 如何統計linux核心有多少行代碼?
2.7 xx結構的定義在哪個核心源檔案中？
2.8 volatile和__volatile__是什麼意思？
2.9 do{ ... } while(0)是什麼意思？
2.10 list_entry的定義是怎麼回事？
2.11 校內查看linux 核心原始碼地址 3. 模組編程問題
3.1 模組編程需要注意什嗎？
3.2 為什麼insmod一個模組時顯示版本不匹配？
3.3 為什麼出現Unresolved Symbol錯誤？
3.4 為什麼出現no license錯誤？
3.5 為什麼看不到用printk列印的資訊？ 4. 核心開發問題
4.1 怎麼製作、使用patch檔案？
4.2 在核心中可以使用系統調用嗎？
4.3 在核心中怎麼開啟並操作一個檔案？
4.4 在核心中讀寫檔案時為什麼會出現EFAULT(-14)錯誤？
4.5 怎麼在系統中增加一個自己的系統調用？
4.6 怎麼在核心中加入我自己的驅動程式？
4.7 怎麼通過程式得到cpu和mem使用率？
4.8 如何獲得高精度的系統時間？
4.9 怎麼進行系統效能調諧？
4.10 核心中怎麼進行互斥？ 5. 其它問題
5.1 如何學習Linux核心？
5.2 如何下載精華區？
5.3 init進程是核心進程嗎？init與初始進程是不是一回事？
5.4 initrd(.img)有什麼用？ 6. 關於本FAQ
7. Changelog 1. 請推薦一些好的Linux核心參考書？
a.《Linux Device Drivers, 2nd Edition》，有中文譯本
b.《Understanding the Linux Kernel, 2nd Edition》
c.《Linux核心原始碼情景分析》，分上下兩冊
d.《邊幹邊學－Linux核心指導》
e.《Linux核心2.4版原始碼分析大全》
f.《Linux Kernel Development》
g.《IA-64 Linux Kernel: Design and Implementation》
註：a電子版可在http://www.oreilly.com/catalog/linuxdrive2/下載；
f和g比較新，在國內比較難買到。
也可以版面查詢文章標題 "Linux核心書籍推薦&介紹" 2. 原始碼問題
2.1 如何得到某一版本的Linux核心原始碼?
a. http://www.kernel.org或ftp://ftp.kernel.org，這是Linux核心版本的發布
網站。
b. 很多鏡像或以磁碟為基礎的網站也提供部分Linux核心版本的下載，多用ftp搜尋引擎。
linuxaid.com提供的mirror:
ftp://ftp.linuxaid.lkams.kernel.org/pub/mirrors/kernel/linux/kernel
c. 一般的Linux發行版如Redhat之類會隨盤提供相應的核心原始碼，不過這個源代
碼往往是改動過的，與標準Linux核心有差異。 2.2 請問xx命令、xx庫的源碼是哪個檔案？
a. 一個系統除了核心以外，還需要有shell、gcc等一系列工具和命令以及C庫等一
系列庫，這些作為應用程式其原始碼都不在核心中，需要另外下載相應的原始碼。
b. 對於Redhat系統，可以用rpm -qf命令來尋找某一命令所在的軟體包，然後再找
相應的原始碼包安裝。
c. gnu.org有很多軟體原始碼如bash/glibc/binutils/make/gcc的原始碼。
d. 可在http://www.rpmfind.net或http://www.google.com去搜一搜。 2.3 linux-2.x.x.tar.gz.sign 檔案有什麼用途？
這是一個數位簽章檔案，用來校正linux-2.x.x.tar.gz這個檔案在簽名後是沒有
被第三方修改過,更詳細的資訊參考http://www.kernel.org/signature.html。 2.4 請推薦一些原始碼查看工具？
a. Windows系統可以用Source Insight，Linux系統可以用Source Navigator。
b. vim或emacs編輯器，配合cscope、ctags、etags等交叉索引工具。
c. vim或emacs編輯器，配合grep、egrep等文本搜尋工具，不過最好要對原始碼目
錄結構有所熟悉
d. LXR，以網頁的形式通過瀏覽器瀏覽，安裝複雜(debian下安裝容易，請版面
搜尋lxr)
校外：可以直接存取http://lxr.linux.no/source/線上閱讀Linux核心原始碼。
校內：可以訪問http://10.214.14.127/lxr/http/source/,如果需要特定版本
可以聯絡vatano，只有空間足夠就放上去。
e. GNU global,可以在命令列用，也可以產生hypertext，類似lxr，但更省事。 2.5 核心patch如patch-2.6.3怎麼用？
a. 核心patch一般是針對前一個版本，如patch-2.6.3是針對2.6.2的核心。
b. 核心patch一般是和ChangeLog對應，如patch-2.6.3對應於ChangeLog-2.6.3。
c. 在核心patch中尋找Makefile關鍵字可得到相關資訊，如在patch-2.6.0中有：
diff -Nru a/Makefile b/Makefile
--- a/Makefile Wed Dec 17 19:00:07 2003
+++ b/Makefile Wed Dec 17 19:00:07 2003
@@ -1,7 +1,7 @@
VERSION = 2
PATCHLEVEL = 6
SUBLEVEL = 0
-EXTRAVERSION = -test11
+EXTRAVERSION =
d. 找到了針對的核心就可以用patch來升級核心了。 2.6 如何統計linux核心有多少行代碼?
嘗試以下shell命令：
find /usr/src/linux-2.x.x -> 2.7 xx結構的定義在哪個核心源檔案中？
a. 請使用源碼查看工具，見問題2.4。
b. 如果用grep等文本搜尋工具，主要在include/linux和include/asm兩個目錄下
搜尋。 2.8 volatile和__volatile__是什麼意思？
a. volatile是C語言定義的關鍵字，gcc為了需要又定義了__volatile__，它和
volatile表達的是同一意思。
b. volatile的本意是"易變的"，由於訪問寄存器的速度快於訪存，所以編譯器一般
都會作最佳化以減少訪存。如果變數加上volatile修飾，則編譯器就不會對此變數
的讀寫操作進行最佳化，即不通過寄存器緩衝而直接訪存。
c. __asm__ __volatile__一起指示編譯器不要改動最佳化後面的彙編語句。 2.9 do{ ... } while(0)是什麼意思？
a. 主要是為了避免宏在不同情況展開可能會出現的一些錯誤。
b. 在http://www.kernelnewbies.org/faq/上有詳細介紹。 2.10 list_entry的定義是怎麼回事？
a. list_entry的定義在核心源檔案include/linux/list.h中：
#define list_entry(ptr, type, member) /
((type *)((char *)(ptr)-(unsigned long)(&((type *)0)->member)))
b. 其功能是根據list_head型指標ptr換算成其宿主結構的起始地址，該宿主結構是
type型的，而ptr在其宿主結構中定義為member成員。如： req-->|type型對象起始地址
|
|... ...
ptr-->|ptr指標所指的member成員地址
|
|... ... ptr指向圖中所示的位置，通過(unsigned long)(&((type*)0)->member)得到ptr
和req之間的差值，ptr減去這個差值就得到了type型宿主結構的指標req，返回
類型為(type*)。 2.11 校內查看Linux核心原始碼的地址
http://10.214.14.127/lxr/http/source/ 3. 模組編程問題
3.1 模組編程需要注意什嗎？
a. 在gcc編譯選項中增加-c
b. 在gcc編譯選項中定義兩個宏：-DMODULE -D__KERENL__
或直接在源檔案中定義這兩個宏：
#define MODULE
#define __KERNEL__
c. 在源檔案中包括module.h檔案：
＃i nclude <linux/module.h>
d. 假定你現在啟動並執行核心的源碼目錄絕對路徑是MyKernelSrcPath，在gcc編譯時間
增加選項：
-I $MyKernelSrcPath/include (如-I /usr/src/linux/include)
注意MyKernelSrcPath必須是指向與當前啟動並執行系統核心匹配的（版本一致）、
能編譯成功的(保證原始碼目錄的完整性)、已經config過的(保證有.config和
include/linux/autoconf.h檔案)核心源碼目錄
注意：通常不要 -I /usr/include/linux
e. 如果要用inline功能，需要在gcc編譯選項中增加-O2
f. init_module()函數必須return 0，否則會出現Device or resource busy錯誤。 3.2 為什麼insmod一個模組時顯示版本不匹配？
a. 見上面3.1->d
b. 某些時候用insmod -f能夠成功載入，但需謹慎使用。 3.3 為什麼出現Unresolved Symbol錯誤？
a. 首先查看檔案/proc/ksyms，看核心有沒有輸出這個符號，不同的核心版本如
2.2和2.4輸出的符號會有些變化。
b. 如果核心輸出的符號帶有版本控制資訊如符號printk_R12345678，則性質同
問題3.2。
c. 注意：現在有很多版本都不輸出sys_call_table了，另想辦法吧！ 3.4 為什麼出現no license錯誤？
在源檔案加入下面一行（加在檔案頭部，尾部均可）：
MODULE_LICENSE("GPL"); 3.5 為什麼看不到用printk列印的資訊？
a. 列印訊息受層級的限制,訊息層級可以通過printk設定,如:
printk("<n>something"); /* 其中0<=n<=7 */
假設控制台的訊息層級為m, 當n<m時訊息列印到控制台,否則不列印。
這樣一方面可以提高要列印訊息本身的層級（數字越小層級越高），
另一方面可以改變控制台的訊息層級(可從1到8),如改為8可用以下命令:
# echo "8" > /proc/sys/kernel/printk
b. 用dmesg命令看。
c. 當系統運行klogd和syslogd時，核心訊息就會由klogd分發到syslogd，
syslogd會根據設定檔/etc/syslog.conf作相應處理，具體可以查看syslogd
和syslog.conf的man頁。 4. 核心開發問題
4.1 怎麼製作、使用patch檔案？
a. patch檔案是由diff命令產生的,使用patch檔案用patch命令，具體可查看diff
和patch的man頁和info。
b. diff命令的常用選項組合是urN，如：
diff -urN linux/ my_linux/ >mypatch.diff 4.2 在核心中可以使用系統調用嗎？
a. 可以。核心原始碼中就有使用系統調用的例子，如open()、execve()等。
b. 在核心中使用系統調用必須要在源檔案中包括以下兩行：
#define __KERNEL_SYSCALLS__
＃i nclude <linux/unistd.h>
c. 核心中使用系統調用的相關定義可查看檔案include/asm/unistd.h。
如果要用的系統調用該檔案中沒有定義，可以按照其格式自行添加。
d. 如果要在模組中使用系統調用，必須要自己定義errno如：
int errno;
核心在lib/errno.c中定義了errno，但該符號不匯出，所以模組編程時需要自己
定義errno，用以存放系統調用出錯號。 4.3 在核心中怎麼開啟並操作一個檔案？
a. 直接用open()、read()等系統調用，見問題4.2。
b. 用filp_open()函數開啟檔案，得到struct file *的指標fp。
使用指標fp進行相應操作，如讀檔案可以用fp->f_ops->read。
最後用filp_close()函數關閉檔案。
filp_open()、filp_close()函數在fs/open.c定義，在include/linux/fs.h中
聲明。
c. 自己寫封裝函數，可參照檔案fs/exec.c中的open_exec()和kernel_read()函數。
在http://www.linuxforum.net/forum/showflat.php?Cat=&Board=linuxK
&Number=363455&page=&view=&sb=&o=&vc=1上有些代碼可以參照。 4.4 在核心中讀寫檔案時為什麼會出現EFAULT(-14)錯誤？
a. 核心檔案系統提供的read()和write()之類的函數，期望是對使用者態程式服務的，
所以它會驗證讀寫緩衝區不超過使用者空間的上限即0xC000 0000。但現在核心中
要讀寫檔案，緩衝區在核心中即地址會超過0xC000 0000。
b. 在讀寫檔案前先得到當前fs：mm_segment_t old_fs=get_fs();
並設定當前fs為核心fs：set_fs(KERNEL_DS);
在讀寫檔案後再恢複原先fs: set_fs(old_fs);
set_fs()、get_fs()等相關宏在檔案include/asm/uaccess.h中定義。 4.5 怎麼在系統中增加一個自己的系統調用？
去http://www.linuxaid.com.cn/engineer/ideal/kernel/new_syscall.htm
和http://www.xenotime.net/linux/syscall_ex/看看。 4.6 怎麼在核心中加入自己的驅動程式？
a. 去http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/kernel/l-kerconf/
index.shtml看看，瞭解一下整個核心的配置編譯系統。
b. 在相應位置建立自己的源碼目錄、檔案、Makefile等。
c. 修改上層Makefile，把自己的程式加入到核心編譯系統中。
d. 修改上層Config.in，把自己的程式加入到核心配置系統中。
e. 確保自己的初始化函數被調用。有兩種方法，一是顯式調用，即在原來的系統
初始化函數中直接加入對自己的調用，如字元裝置就在drivers/char/mem.c中的
chr_dev_init()函數中加入，塊裝置就在drivers/block/ll_rw_blk.c中的
blk_dev_init()函數中加入。另一種方法是用initcall，用宏module_init來申
明你的初始化函數，作業系統在初始化到一定階段後會自動通過init/main.c中
的do_initcalls()函數來統一調用這些初始化函數。module_init宏在檔案
include/linux/init.h中定義。 4.7 怎麼通過程式得到cpu和mem使用率？
a. 這些資訊的最終來源都是/proc目錄下的檔案，如/proc/stat等。
b. procps包下的命令如top、vmstat等實現了這些功能，可以參照其原始碼。
c. procps包可從Redhat發行版中得到，也可從http://www.surriel.com/procps/
處獲得。 4.8 如何獲得高精度的系統時間？
a. Linux中jiffy是時鐘的基本單位，對於一般的系統來說配置成10ms。大多數時
鐘相關的系統調用都是基於jiffy，所以精度不會太高。
b. 可以考慮使用TSC(time stamp counter)、rtc(real time clock)等寄存器來獲得
高精度時鐘，具體可查看相關的硬體手冊。 4.9 怎麼進行系統效能調諧？
a. IBM developworks:
http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/l-kperf/index.shtml
http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/management/tune/index.sht
ml
b. Linux Performance Tuning項目:http://linuxperf.nl.linux.org/
c. http://www.fixdown.com/article/article/724.htm 4.10 核心中怎麼進行互斥？
a. Linux核心中有兩種機制實現互斥：semaphore和spinlock。semaphore是讓進
程睡眠等待資源，這一般假設無法預測資源什麼時候可以獲得;spin_lock一般
用在SMP中，它假設所等待的資源馬上就會被釋放，所以迴圈等待資源。
semaphore只能用於非中斷環境（典型的中斷環境過程包括象timer之類的中斷
服務程式,softirq等）的進程間互斥,spinlock可以用於所有的進程間包括不同
cpu的進程間的互斥,spinlock主要用於保護短小的臨界區,使用時必須要特別注
意死結問題。
b. semaphore是通過進程調度來實現互斥的。進程請求擷取semaphore時,如果
semaphore空閑則該進程獲得semaphore，設定標誌並返回；如果semaphore忙
(其它使用者已經獲得semaphore)則系統構建等待隊列並通過進程調度機制讓本進
程睡眠。進程釋放semaphore時,系統按一定規則通過等待隊列喚醒一個睡眠進
程。對semaphore可執行up()和down()操作，詳見include/asm/semaphore.h檔案。
c. spinlock主要是為SMP互斥而引入的。在請求擷取spinlock時,如果空閑則獲得
spinlock,設定標誌並返回。如果spinlock已經被其它使用者獲得而處於忙狀態,
系統就會一直佔用CPU資源，不停查詢spinlock的狀態直到獲得spinlock。 5. 其它問題
5.1 如何學習Linux核心？
請先閱讀本版精華區核心學習目錄的相關文章。 5.2 如何下載精華區？
a. 除了88提供的下載，還可以通過指令碼下載-_- 5.3 init進程是核心進程嗎？init與初始進程是不是一回事？
Linux作業系統在系統初始化之初就捏造了一個原始進程（原始進程在系統初始化
完畢後就演化成idle進程），當系統初始化進行到一定階段，原始進程會建立(通
過kernel_thread()函數)出來init進程，init進程繼續進行系統初始化工作並在最
後執行execve("/sbin/init",...)，這樣init就從原來的核心進程搖身一變成使用者
進程（使用者程式/sbin/init）了。init進程的pid為1，原始進程（idle進程）的
pid為0。所有其它的進程都由init進程派生，用ps或pstree命令可以看到這一點。 5.4 initrd(.img)有什麼用？
a. initrd(.img)是一個檔案系統映像，裡面一般包含一些特殊的硬體模組尤其是存
儲裝置如scsi/raid/ext3模組，以便在保持核心足夠小的同時又支援儘可能多的硬
件裝置，常被安裝程式使用。
initrd(.img)也不是必需的，只要必要的模組編譯進核心就可以不用initrd(.img)。
b. 在使用了initrd(.img)時，系統引導的大致過程如下：
1)Loader程式(如lilo和grub)載入核心和initrd(.img)
2)核心解壓縮initrd(.img)為正常的RAM盤檔案系統並掛接為根分區
3)執行linuxrc，在此過程中會載入硬體模組
4)在linuxrc終止後，真正的根檔案系統被掛接
5)在根檔案系統上完成正常的引導過程。對於正常的系統而言，執行/sbin/init，
這時控制就會轉到正常的大家所熟知的啟動過程。而對於安裝程式，只需將控制
轉到安裝過程的第一階段，由它完成後續的安裝環境的載入，裝置的進一步初始
化等操作。
c. 要使用initrd(.img)首先核心必須配置成支援initrd：
CONFIG_BLK_DEV_RAM=y
CONFIG_BLK_DEV_INITRD=y
其次要在Loader指令碼中增加相應指示。如在grub.conf中增加一行：
initrd /boot/initrd-2.4.20.img
d. 可用mkinitrd命令建立initrd(.img)檔案：
mkinitrd imagefilename kernelversion
如對於2.4.20的核心可以：
mkinitrd /boot/initrd-2.4.20.img 2.4.20
e. 具體可查看Documentation/initrd.txt和man mkiinitrd。mkinitrd命令執行的詳
細過程可以直接查看/sbin/mkinitrd(shell指令碼)檔案。 6. 關於本FAQ
本FAQ主要根據本版以前的文章整理而成。
特別感謝mada、pepp等網友提出寶貴意見！ |
