Linux內(nèi)核源代碼的目錄結(jié)構(gòu)

Linux內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)析簡(jiǎn)析

圖1 Linux系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

圖2 Linux內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)

虛擬文件系統(tǒng)（VFS）是 Linux 內(nèi)核中非常有用的一個(gè)方面，因?yàn)樗鼮槲募到y(tǒng)提供了一個(gè)通用的接口抽象。VFS 在 SCI 和內(nèi)核所支持的文件系統(tǒng)之間提供了一個(gè)交換層（請(qǐng)參看圖4）。

圖3 Linux文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

    

在 VFS 上面，是對(duì)諸如 open、close、read 和 write 之類的函數(shù)的一個(gè)通用 API 抽象。在 VFS 下面是文件系統(tǒng)抽象，它定義了上層函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方式。它們是給定文件系統(tǒng)（超過(guò) 50 個(gè)）的插件。文件系統(tǒng)的源代碼可以在 ./linux/fs 中找到。文件系統(tǒng)層之下是緩沖區(qū)緩存，它為文件系統(tǒng)層提供了一個(gè)通用函數(shù)集（與具體文件系統(tǒng)無(wú)關(guān)）。這個(gè)緩存層通過(guò)將數(shù)據(jù)保留一段時(shí)間（或者隨即預(yù)先讀取數(shù)據(jù)以便在需要是就可用）優(yōu)化了對(duì)物理設(shè)備的訪問(wèn)。緩沖區(qū)緩存之下是設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，它實(shí)現(xiàn)了特定物理設(shè)備的接口。

Linux體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)核結(jié)構(gòu)區(qū)別

1．當(dāng)被問(wèn)到Linux體系結(jié)構(gòu)（就是Linux系統(tǒng)是怎么構(gòu)成的）時(shí)，我們可以參照下圖這么回答：從大的方面講，Linux體系結(jié)構(gòu)可以分為兩塊：

（1）用戶空間：用戶空間中又包含了，用戶的應(yīng)用程序，C庫(kù)

（2）內(nèi)核空間：內(nèi)核空間包括，系統(tǒng)調(diào)用，內(nèi)核，以及與平臺(tái)架構(gòu)相關(guān)的代碼

2．Linux體系結(jié)構(gòu)要分成用戶空間和內(nèi)核空間的原因：

1）現(xiàn)代CPU通常都實(shí)現(xiàn)了不同的工作模式，

以ARM為例：ARM實(shí)現(xiàn)了7種工作模式，不同模式下CPU可以執(zhí)行的指令或者訪問(wèn)的寄存器不同：

（1）用戶模式 usr 

（2）系統(tǒng)模式  sys

（3）管理模式 svc

（4）快速中斷  fiq

（5）外部中斷  irq

（6）數(shù)據(jù)訪問(wèn)終止 abt

（7）未定義指令異常

以（2）X86為例：X86實(shí)現(xiàn)了4個(gè)不同級(jí)別的權(quán)限，Ring0—Ring3 ;Ring0下可以執(zhí)行特權(quán)指令，可以訪問(wèn)IO設(shè)備；Ring3則有很多的限制   

2）所以，Linux從CPU的角度出發(fā)，為了保護(hù)內(nèi)核的安全，把系統(tǒng)分成了2部分；

3．用戶空間和內(nèi)核空間是程序執(zhí)行的兩種不同狀態(tài)，我們可以通過(guò)“系統(tǒng)調(diào)用”和“硬件中斷“來(lái)完成用戶空間到內(nèi)核空間的轉(zhuǎn)移

4．Linux的內(nèi)核結(jié)構(gòu)（注意區(qū)分LInux體系結(jié)構(gòu)和Linux內(nèi)核結(jié)構(gòu)）

Linux驅(qū)動(dòng)的platform機(jī)制

struct resource                            ( /include/linux/ioport.h){        resource_size_t start;        resource_size_t end;        const char *name;        unsigned long flags;        struct resource *parent, *sibling, *child;};

static int platform_match(struct device * dev, struct device_driver * drv)    {        struct platform_device *pdev = container_of(dev, struct platform_device, dev);
        return (strncmp(pdev->name, drv->name, BUS_ID_SIZE) == 0);}

Linux內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)

內(nèi)核模塊

Linux 內(nèi)核學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

Many of the key control paths in the kernel are described, step by step;

一步一步地講述內(nèi)核控制路徑的實(shí)現(xiàn)。

The level of detail sometimes makes it hard to get a sense for the big picture, but it does help somebody trying to figure out how a particular function works.

對(duì)代碼講解的詳細(xì)程度有時(shí)候很難讓讀者把握住它的主旨大意，但是確實(shí)有助于讀者理解一個(gè)特定的函數(shù)到底是如何工作的。

Indeed, that is perhaps the key feature which differentiates this book. It is very much a “how it works” book, designed to help people understand the code.

事實(shí)上，這也正是本書與眾不同的地方。更像一個(gè)“如何工作”的書，幫助讀者理解代碼實(shí)現(xiàn)。

It presents kernel functions and data structures, steps the reader through them, but does not, for example, emphasize the rules for using them. UTLK is a study guide, not a programming manual.

本書描述了內(nèi)核函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)讀者穿行于其間，但是，并沒(méi)有著重強(qiáng)調(diào)使用它們的法則。UTLK是一本學(xué)習(xí)指南，而不是編程手冊(cè)。