《Linux内核设计与实现》 第一二章学习笔记

《Linux内核设计与实现》 第一二章学习笔记

第一章 Linux内核简介

1.1 Unix的历史

Unix的特点

  • Unix很简洁,所提供的系统调用都有很明确的设计目的。
  • Unix中一切皆文件,对数据和设备的操作都是通过一套相同的系统调用接口进行的。
  • Unix内核和相关的系统工具都是用C语言编写成的。
  • Unix进程创建非常迅速。
  • Unix提供了一套简单而稳定的进程间通信原语。

Unix现在已经发展为一个支持抢占式多任务、多线程、虚拟内存、换页、动态链接和TCP/IP网络的现代化操作系统。

1.2追寻Linus足迹:Linux简介

  • Linux是类Unix系统,但它不是Unix,尽管Linux借鉴了Unix的许多设计并且实现了Unix的API。
  • Linux是一个非商业化的产品,这是它最让人感兴趣的特征。
  • Linux用途广泛,包含的东西也名目繁多。

1.3操作系统和内核简介

操作系统是计算机完成基本功能和系统管理的核心,内核是操作系统的核心。在系统中运行的应用程序通过系统调用来与内核通信。

内核提供的服务主要有:

  • 中断服务程序,负责响应响应中断
  • 调度程序,负责管理多个进程从而分配处理器轮转时间
  • 内存管理程序,管理进程地址空间
  • 网络、进程间通信等系统服务

1.4Linux内核和传统Unix内核比较

Linux是类Unix系统,但不是Unix,也没有直接使用Unix的源代码。Linux内核是自由公开的软件,开源。Linux是单内核,但汲取了微内核的精华:模块化设计、抢占式内核、支持内核线程以及动态装载内核模块的能力。

1.5Linux内核版本

1.6Linux内核开发者社区

http://vegr.kernel.org

1.7小结

第二章

2.1获取内核源码

2.1.1使用Git

使用Git来获取最新版本源代码:

$ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6.git

更新到Linux的最新分支:

$ git pull

2.1.2安装内核源代码

解压并安装内核源代码:

$ tar xvjf linux-x.y.z.tar.bz2/gz

2.1.3使用补丁

使用补丁:

$ patch -p1 < ../patch-x.y.z

2.2内核源码树

2.3编译内核

2.3.1配置内核

Linux中可以配置的选项其前缀均为CONFIG。

配置项二选一:yes 或 no

配置项三选一:yes 、no 或 module(以模块形式生成,为独立代码段)

简化内核配置工具:

  • 字符界面下的Linux工具:逐一遍历所有的配置项,要求用户逐一选择,耗时长。

    $ make config

  • 基于ncurse库编制的图形界面工具:

    $ make menuconfig

  • 基于gtk+的图形工具:

    $ make gconfig

  • 基于默认配置为体系结构创建一个配置:

    $ make defconfig

  • 验证和更新配置:

    make oldconfig

  • 一旦内核配置好,就可以利用一个简单的命令来编译它。

    $ make

2.3.2减少编译的垃圾信息

尽量减少垃圾信息的方法:对输出进行重定向。

$ make > .. /detritus 将输出信息重定向到这个文件目录 $ make > /dev/null 把无用的输出信息重定向到永无返回值的黑洞/dev/null

2.3.3衍生多个编译作业

$ make jn n为要衍生出的作业数,每个处理器可以衍生出1或2个作业,16核时n可取32

2.3.4安装新内核

$ make modules_install

2.4内核开发的特点

2.4.1无libc库抑或无标准头文件

大部分常用的C库函数在内核中都已经得到实现,只要包含<linux/string.h>文件就可以使用它们。

2.4.2GNU C

内联函数

内联函数的工作模式:函数会在它所调用的位置上展开,可以消除函数调用和返回所带来的开销(寄存器存储和恢复)。但是代码会变长,占用更多的内存空间或者缓存指令。

定义一个内联函数的时候需要使用static作为关键字并用inline限定,并且必须在使用之间就定义好。

static inline void wolf(unsigned long tail_size)

内联汇编

gcc编译器支持在C函数中嵌入汇编指令。通常使用asm()指令嵌入汇编代码。

分支声明

对于条件选择语句,在一个条件经常出现或很少出现的时候,编译器可以根据这条指令对条件分支进行选择优化。并将其封装成宏,如likely()和unlikely()。

将一个选择标记成绝少发生的分支:

/error绝大多数时间都会为0/ if(unlikely(error)){ ... }

将一个分支标记为通常为真的分支:

/success通常都不会为0/ if(likely(success)){ ... }

2.4.3没有内存保护机制

  • 内核中发生内存错误会导致oops。访问非法地址或引用空指针可能会造成死机。

  • 内核中所有的内存都不分页。每使用一个字节,物理内存就减少一个字节。

2.4.4不要轻易在内核中使用浮点数

2.4.5容积小而固定的栈

2.4.6同步和开发

  • Linux是抢占式多任务操作系统。
  • Linux内核支持对称处理器系统(SMP)。
  • 中断是异步到来的,完全不考虑当前正在执行的代码。
  • Linux内核可以抢占。

2.4.7可移植性的重要性

2.5小结

在探索的征途中,最重要的是阅读和修改内核源代码,只有通过实际的阅读和实践词汇理解内核。

posted on 2016-03-17 19:50  20135105  阅读(182)  评论(0编辑  收藏  举报