Linux内核源码的组织结构

我也要当昏君原创小能手 2022-04-05 10:05:52

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Linux内核源码的组织结构

为什么要学习Linux内核
Linux操作系统结构
Linux内核源码组织
Linux内核的特征

为什么要学习Linux内核

提高研发出高水平的软件
开发自己的操作系统
有助于计算机科学领域研究
Linux系统性能优化

Linux操作系统结构

Linux内核在系统中的位置
Linux内核并不孤立,要把它放到整个系统中去研究更容易理解,如下图所示内核在操作系统中的位置

在这里插入图片描述

Linux内核子系统之间关系
Linux内核由五大主要子系统,它们之间有如下关系:

在这里插入图片描述

系统数据结构
在Linux内核中，有些使用频度较高的数据结构如下：
task_struct：代表一个进程数据结构指针形成一个task数组。
mm_struct：代表进程的虚拟内存。
inode：代表虚拟文件系统中的文件、目录等对应的索引节点(inode)。

Linux内核源码组织

为了深入地了解Linux的实现机制，还必须阅读Linux的内核源代码，下面是对有关源代码的介绍。内核源代码的版本多，对不同的内核版本，系统调用一般是相同的。新版本也许可以增加一个新的系统调用，在大多数情况下，设备文件将仍然相同，而另一方面，版本之间的内部接口有所变化。
Linux内核版本有两种:稳定版和开发板,Linux内核版本号由3组数字组成,
第一组数字:目前发布的内核主版本;
第二组数字:偶数表示稳定版本,奇数表示开发中的版本;
第三组数字:错误修补次数

请添加图片描述

Linux内核的特征

Linux内核组织形式为整体式结构
进程调度方式简单而有效
支持内核线程(或称为守护进程)
支持多种平台的虚拟内存管理
虚拟文件系统
模块机制
增加系统调用
面向对象

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第一章走进linux 1.1 GNU与Linux的成长 1.2 Linux的开发模式和运作机制 1.3走进Linux内核 1.4 分析Linux内核的意义 1.5 Linux内核结构 1.6 Linux内核源代码 1.7 Linux内核源代码分析工具第二章 Linux运行的硬件基础 2.1 i386的寄存器 2.2 内存地址 2.3 段机制和描述符 2.4 分页机制 2.5 Linux中的分页机制 2.6 Linux中的汇编语言第三章中断机制 3.1 中断基本知识 3.2中断描述符表的初始化 3.3异常处理 3.4 中断处理 3.5中断的后半部分处理机制第四章进程描述 4.1 进程和程序（Process and Program） 4.2 Linux中的进程概述 4.3 task_struct结构描述 4.4 task_struct结构在内存中的存放 4.5 进程组织的方式 4.6 内核线程 4.7 进程的权能 4.8 内核同步第五章进程调度 5.1 Linux时间系统 5.2 时钟中断 5.3 Linux的调度程序－Schedule( ) 5.4 进程切换第六章 Linux内存管理 6.1 Linux的内存管理概述 6.2 Linux内存管理的初始化 6.3 内存的分配和回收 6.4 地址映射机制 6.5 请页机制 6.6 交换机制 6.7 缓存和刷新机制 6.8 进程的创建和执行第七章进程间通信 7.1 管道 7.2 信号(signal) 7.3 System V 的IPC机制第八章虚拟文件系统 8.1 概述 8.2 VFS中的数据结构 8.3 高速缓存 8.4 文件系统的注册、安装与拆卸 8.5 限额机制 8.6 具体文件系统举例 8.7 文件系统的系统调用 8 .8 Linux2.4文件系统的移植问题第九章 Ext2文件系统 9.1 基本概念 9.2 Ext2的磁盘布局和数据结构 9.3 文件的访问权限和安全 9.4 链接文件 9.5 分配策略第十章模块机制 10.1 概述 10.2 实现机制 10.3 模块的装入和卸载 10.4 内核版本 10.5 编写内核模块第十一章设备驱动程序 11.1 概述 11.2 设备驱动基础 11.3 块设备驱动程序 11.4 字符设备驱动程序第十二章网络 12.1 概述 12.2 网络协议 12.3 套接字(socket) 12.4 套接字缓冲区(sk_buff) 12.5 网络设备接口第十三章启动系统 13.1 初始化流程 13.2 初始化的任务 13.3 Linux 的Boot Loarder 13.4 进入操作系统 13.5 main.c中的初始化 13.6 建立init进程附录： 1 Linux 2.4内核API 2.1 驱动程序的基本函数 2.2 双向循环链表的操作 2.3 基本C库函数 2.4 Linux内存管理中Slab缓冲区 2.5 Linux中的VFS 2.6 Linux的连网 2.7 网络设备支持 2.8 模块支持 2.9 硬件接口 2.10 块设备 2.11 USB 设备

本书对 Linux 早期操作系统内核(v0.95)全部代码文件进行了详细全面的注释和说明,旨在使读者能够在尽量短的时间内对 Linux 的工作机理获得全面而深刻的理解,为进一步学习和研究 Linux 系统打下坚实的基础。虽然所选择的版本较低, 但该内核已能够正常编译运行,其中已经包括了LINUX工作原理的精髓,通过阅读其源代码能快速地完全理解内核的运作机制。书中首先以 Linux 源代码版本的变迁历史为主线,详细介绍了 Linux 系统的发展历史,着重说明了各个内核版本之间的重要区别和改进方面,给出了选择 0.11(0.95)版作为研究的对象的原因。另外介绍了内核源代码的组织结构及相互关系, 同时还说明了编译和运行该版本内核的方法。然后本书依据内核源代码的组织结构对所有内核程序和文件进行了注释和详细说明。每章的安排基本上分为具体研究对象的概述、每个文件的功能介绍、代码内注释、代码中难点及相关资料介绍、与当前版本的主要区别等部分。最后一章内容总结性地介绍了继续研究 Linux 系统的方法和着手点。

深入分析Linux内核源码前言第一章走进linux 1.1 GNU与Linux的成长 1.2 Linux的开发模式和运作机制 1.3走进Linux内核 1.3.1 Linux内核的特征 1.3.2 Linux内核版本的变化 1.4 分析Linux内核的意义 1.4.1 开发适合自己的操作系统 1.4.2 开发高水平软件 1.4.3 有助于计算机科学的教学和科研 1.5 Linux内核结构 1.5.1 Linux内核在整个操系统中的位置 1.5.2 Linux内核的作用 1.5.3 Linux内核的抽象结构 1.6 Linux内核源代码 1.6.1 多版本的内核源代码 1.6.2 Linux内核源代码的结构 1.6.3 从何处开始阅读源代码 1.7 Linux内核源代码分析工具 1.7.1 Linux超文本交叉代码检索工具 1.7.2 Windows平台下的源代码阅读工具Source Insight 第二章 Linux运行的硬件基础 2.1 i386的寄存器 2.1.1通用寄存器 2.1.2段寄存器 2.1.3状态和控制寄存器 2.1.4 系统地址寄存器 2.1.5 调试寄存器和测试寄存器 2.2 内存地址 2.3 段机制和描述符 2.3.1 段机制 2.3.2 描述符的概念 2.3.3系统段描述符 2.3.4 描述符表 2.3.5 选择符与描述符表寄存器 2.3.6 描述符投影寄存器 2.3.7 Linux中的段 2.4 分页机制 2.4.1 分页机构 2.4.2页面高速缓存 2.5 Linux中的分页机制 2.5.1 与页相关的数据结构及宏的定义 2.5.2 对页目录及页表的处理 2.6 Linux中的汇编语言 2.6.1 AT&T与Intel汇编语言的比较 2.6.2 AT&T汇编语言的相关知识 2.6.3 Gcc嵌入式汇编 2.6.4 Intel386汇编指令摘要第三章中断机制 3.1 中断基本知识 3.1.1 中断向量 3.1.2 外设可屏蔽中断 3.1.3异常及非屏蔽中断 3.1.4中断描述符表 3.1.5 相关汇编指令 3.2中断描述符表的初始化 3.2. 1 外部中断向量的设置 3.2.2中断描述符表IDT的预初始化 3.2.3 中断向量表的最终初始化 3.3异常处理 3.3.1 在内核栈中保存寄存器的值 3.3.2 中断请求队列的初始化 3.3.3中断请求队列的数据结构 3.4 中断处理 3.4.1中断和异常处理的硬件处理 3.4.2 Linux对异常和中断的处理 3.4.3 与堆栈有关的常量、数据结构及宏 3.4.4 中断处理程序的执行 3.4.5 从中断返回 3.5中断的后半部分处理机制 3.5.1 为什么把中断分为两部分来处理 3.5.2 实现机制 3.5.3数据结构的定义 3.5.4 软中断、bh及tasklet的初始化 3.5.5后半部分的执行 3.5.6 把bh移植到tasklet 第四章进程描述 4.1 进程和程序（Process and Program） 4.2 Linux中的进程概述 4.3 task_struct结构描述 4.4 task_struct结构在内存中的存放 4.4.1 进程内核栈 4.4.2 当前进程（current宏） 4.5 进程组织的方式 4.5.1哈希表 4.5.2双向循环链表 4.5.3 运行队列 4.5.4 等待队列 4.6 内核线程 4.7 进程的权能 4.8 内核同步 4.8.1信号量 4.8.2原子操作 4.8.3 自旋锁、读写自旋锁和大读者自旋锁 4.9 本章小节第五章进程调度 5.1 Linux时间系统 5.1.1 时钟硬件 5.1.2 时钟运作机制 5.1.3 Linux时间基准 5.1.4 Linux的时间系统 5.2 时钟中断 5.2.1 时钟中断的产生 5.2.2.Linux实现时钟中断的全过程 5.3 Linux的调度程序－Schedule( ) 5.3.1 基本原理 5.3.2 Linux进程调度时机 5.3.3 进程调度的依据 5.3.4 进程可运行程度的衡量 5.3.5 进程调度的实现 5.4 进程切换 5.4.1 硬件支持 5.4.2 进程切换第六章 Linux内存管理 6.1 Linux的内存管理概述 6.1.1 Linux虚拟内存的实现结构 6.1.2 内核空间和用户空间 6.1.3 虚拟内存实现机制间的关系 6.2 Linux内存管理的初始化 6.2.1 启用分页机制 6.2.2 物理内存的探测 6.2.3 物理内存的描述 6.2.4 页面管理机制的初步建立 6.2.5页表的建立 6.2.6内存管理区 6.3 内存的分配和回收 6.3.1 伙伴算法 6.3.2 物理页面的分配和释放 6.3.3 Slab分配机制 6.4 地址映射机制 6.4.1 描述虚拟空间的数据结构 6.4.2 进程的虚拟空间 6.4.3 内存映射 6.5 请页机制 6.5.1 页故障的产生 6.5.2 页错误的定位 6.5.3 进程地址空间中的缺页异常处理 6.5.4 请求调页 6.5.5 写时复制 6.6 交换机制 6.6.1 交换的基本原理 6.6.2 页面交换守护进程kswapd 6.6.3 交换空间的数据结构 6.6.4 交换空间的应用 6.7 缓存和刷新机制 6.7.1 Linux使用的缓存 6.7.2 缓冲区高速缓存 6.7.3 翻译后援存储器(TLB) 6.7.4 刷新机制 6.8 进程的创建和执行 6.8.1 进程的创建 6.8.2 程序执行 6.8.3 执行函数第七章进程间通信 7.1 管道 7.1.1 Linux管道的实现机制 7.1.2 管道的应用 7.1.3 命名管道(FIFO) 7.2 信号(signal) 7.2.1 信号种类 7.2.2 信号掩码 7.2.3 系统调用 7.2.4 典型系统调用的实现 7.2.5 进程与信号的关系 7.2.6 信号举例 7.3 System V 的IPC机制 7.3.1 信号量 7.3.2 消息队列 7.3.3 共享内存第八章虚拟文件系统 8.1 概述 8.2 VFS中的数据结构 8.2.1 超级块 8.2.2 VFS的索引节点 8.2.3 目录项对象 8.2.4 与进程相关的文件结构 8.2.5 主要数据结构间的关系 8.2.6 有关操作的数据结构 8.3 高速缓存 8.3.1 块高速缓存 8.3.2 索引节点高速缓存 8.3.3 目录高速缓存 8.4 文件系统的注册、安装与拆卸 8.4.1 文件系统的注册 8.4.2 文件系统的安装 8.4.3 文件系统的卸载 8.5 限额机制 8.6 具体文件系统举例 8.6.1 管道文件系统pipefs 8.6.2 磁盘文件系统BFS 8.7 文件系统的系统调用 8.7.1 open 系统调用 8.7.2 read 系统调用 8.7.3 fcntl 系统调用 8 .8 Linux2.4文件系统的移植问题第九章 Ext2文件系统 9.1 基本概念 9.2 Ext2的磁盘布局和数据结构 9.2.1 Ext2的磁盘布局 9.2.2 Ext2的超级块 9.2.3 Ext2的索引节点 9.2.4 组描述符 9.2.5 位图 9.2.6 索引节点表及实例分析 9.2.7 Ext2的目录项及文件的定位 9.3 文件的访问权限和安全 9.4 链接文件 9.5 分配策略 9.5.1 数据块寻址 9.5.2 文件的洞 9.5.3 分配一个数据块第十章模块机制 10.1 概述 10.1.1 什么是模块 10.1.2 为什么要使用模块? 10.2 实现机制 10.2.1 数据结构 10.2.2 实现机制的分析 10.3 模块的装入和卸载 10.3.1 实现机制 10.3.2 如何插入和卸载模块 10.4 内核版本 10.4.1 内核版本与模块版本的兼容性 10.4.2 从版本2.0到2.2内核API的变化 10.4.3 把内核2.2移植到内核2.4 10.5 编写内核模块 10.5.1 简单内核模块的编写 10.5.2 内核模块的Makefiles文件 10.5.3 内核模块的多个文件第十一章设备驱动程序 11.1 概述 11.1.1 I/O软件 11.1.2 设备驱动程序 11.2 设备驱动基础 11.2.1 I/O端口 11.2.2 I/O接口及设备控制器 11.2.3 设备文件 11.2.4 VFS对设备文件的处理 11.2.5 中断处理 11.2.6 驱动DMA工作 11.2.7 I/O 空间的映射 11.2.8 设备驱动程序框架 11.3 块设备驱动程序 11.3.1 块设备驱动程序的注册 11.3.2 块设备基于缓冲区的数据交换 11.3.3 块设备驱动程序的几个函数 11.3.4 RAM 盘驱动程序的实现 11.3.5 硬盘驱动程序的实现 11.4 字符设备驱动程序 11.4.1 简单字符设备驱动程序 11.4.2 字符设备驱动程序的注册 11.4.3 一个字符设备驱动程序的实例 11.4.4 驱动程序的编译与装载第十二章网络 12.1 概述 12.2 网络协议 12.2.1 网络参考模型 12.2.2 TCP/IP 协议工作原理及数据流 12.2.3 Internet 协议 12.2.4 TCP协议 12.3 套接字(socket) 12.3.1 套接字在网络中的地位和作用 12.3.2 套接字接口的种类 12.3.3 套接字的工作原理 12.3.4 socket 的通信过程 12.3.5 socket为用户提供的系统调用 12.4 套接字缓冲区(sk_buff) 12.4.1 套接字缓冲区的特点 12.4.2 套接字缓冲区操作基本原理 12.4.3 sk_buff数据结构的核心内容 12.4.4 套接字缓冲区提供的函数 12.4.5 套接字缓冲区的上层支持例程 12.5 网络设备接口 12.5.1 基本结构 12.5.2 命名规则 12.5.3 设备注册 12.5.4 网络设备数据结构 12.5.5 支持函数第十三章启动系统 13.1 初始化流程 13.1.1 系统加电或复位 13.1.2 BIOS启动 13.1.3 Boot Loader 13.1.4 操作系统的初始化 13.2 初始化的任务 13.2.1 处理器对初始化的影响 13.2.2 其他硬件设备对处理器的影响 13.3 Linux 的Boot Loarder 13.3.1 软盘的结构 13.3.2 硬盘的结构 13.3.3 Boot Loader 13.3.4 LILO 13.3.5 LILO的运行分析 13.4 进入操作系统 13.4.1 Setup.S 13.4.2 Head.S 13.5 main.c中的初始化 13.6 建立init进程 13.6.1 init进程的建立 13.6.2 启动所需的Shell脚本文件附录： 1 Linux 2.4内核API 2.1 驱动程序的基本函数 2.2 双向循环链表的操作 2.3 基本C库函数 2.4 Linux内存管理中Slab缓冲区 2.5 Linux中的VFS 2.6 Linux的连网 2.7 网络设备支持 2.8 模块支持 2.9 硬件接口 2.10 块设备 2.11 USB 设备 2 参考文献

Linux内核完全注释(附linux0.11内核源码,超全注释) 本书对Linux早期操作系统内核(v0.11)全部代码文件进行了详细全面的注释和说明，旨在使读者能够在尽量短的时间内对Linux的工作机理获得全面而深刻的理解，为进一步学习和研究Linux系统打下坚实的基础.书中首先以Linux源代码版本的变迁历史为主线，详细介绍了Linux系统的发展历史，着重说明了各个内核版本之间的重要区别和改进方面，给出了选择0.11(0.95)版作为研究的对象的原因。然后本书依据内核源代码的组织结构对所有内核程序和文件进行了注释和详细说明。在注释的同时，还介绍了读者应该了解的相关知识，并给出了相关的硬件信息。本书带介绍了内核源代码的组织结构信相互关系。　　本书适合作为计算机专业学生学习操作系统课程的实践教材和参考书，也适合Linrx操作系统爱好者自学，还可以供具有一定基础的技术人员作为嵌入式开发应用的参考书。

以内核源代码为基础，介绍了完整的linux内核实现原理 ·选择早期linux内核进行介绍，排除了目前内核中复杂而庞大的实现细节 ·整个内核代码仅有14000行 ·提供可运行相关内核的完整实验系统本书对早期的linux操作系统内核（v0.11）全部源代码文件进行了详细的注释和说明，旨在让读者能够在短时间内对linux的工作机理获得全面而深刻的理解，为进一步学习和研究linux系统打下坚实的基础。书中首先介绍了linux系统的发展历史，着重说明了各个内核版本之间的重要区别，给出了选择0.11版作为研究对象的原因；然后依据内核源代码的组织结构对所有代码进行了详细注释。在注释的同时，还介绍了读者应该了解的相关知识，并给出了相关的硬件信息。本书还介绍了内核源代码的组织结构及相互关系。本书适合作为计算机专业学生学习操作系统课程的实践教材和参考书，也适合linux操作系统爱好者自学，还可供具有一定基础的技术人员作为嵌入式开发应用的参考书。 *************************************************************** 请注意：下载完，评论的同时，请点击评论框上方的五角星（共5个五角星），这样你的被扣的积分就可以返还了。如果只评论，不点击小五角星，积分不会返还。一定要先下载完，再评论。如果先评论后下载，或者在下载的过程中评论，积分同样不会返还。 *************************************************************** 更多linux、ARM和C语言资源请参考： http://blog.csdn.net/arkofnoach/archive/2010/10/23/5960560.aspx

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