《Linux内核设计与实现》Chapter 2 读书笔记

《Linux内核设计与实现》Chapter 2 读书笔记

一、获取内核源码

1.使用Git

我们曾经在以前的学习中使用过Git方法

$ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6.git  
更新分支到Linux的最新分支

$ git pull 

可以获取并随时保持与内核官方的代码树一致

2.安装内核源代码

压缩形式为bzip2

$ tar xvjf linux-x.y.z.tar.bz2 
 
压缩形式为zip 

$ tar xvzf linux-x.y.z.tar.gz

如果使用git获取和管理内核源代码，就不需要下载压缩文件，运行git clone命令，git就会下载解压最新的源代码。

内核源代码一般安装在/usr/src/linux目录下，不要将其用于开发。不要以root身份对内核进行修改。

使用补丁

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

二、内核源码树

三、编译内核

目的：把自己需要的特定功能和驱动程序编译进内核。

1.配置内核

①可以配置的各种变量都以CONFIG_前缀表示。

• 二选一
  • yes
  • no
• 三选一
  • yes
  • no
  • module

  module指该配置项被选定了，但实现代码以模块的形式生成

　　　　　　配置选项也可以是字符串或整数

②配置工具

　　$ make config 最简单的一种字符界面下的命令行工具；
    $ make menuconfig 基于ncurse库的图形界面工具；
    $ make gconfig 基于gtk+的图形工具；
    $ make defconfig 基于默认的配置为个人体系结构创建一个配置；
    $ make oldconfig 验证和更新配置；

如果内核已经启用了CONFIG_IKCONFIG_PROC选项（把完整的压缩过的内核配置文件存放在/proc/config.gz下），可以从/proc下复制配置文件，并用它编译一个新内核。

    $ zcat /proc/config.gz > .config
    $ make oldconfig
　　内核配置好了，就可以编译它啦
    $ make 

2.减少编译的垃圾信息

• 如果想少看垃圾信息，却又不错过错误报告和警告信息，对输出重定向
  $ make > ../detritus
• 把无用的输出信息重定向到永无返回值的黑洞/dev/null中
  $ make > /dev/null

3.衍生多个编译作业

• 以多个作业编译内核
  $ make -jn （n：要衍生出的作业数）
• 16核处理器
  $ make -j32 > /dev/null

4.安装新内核

　　以root身份运行

• $ make modules_install

　　所有已编译的模块都会安装到lib/modules下

四、内核开发的特点

1.内核编程时不能访问C库和标准C头文件

• 基本头文件位于内核源代码顶级目录下的include/linux文件夹中
• 体系结构相关头文件：内核源代码树的arch/<architecture>/include/asm目录下

2. 内核编程时必须使用GNU C

• 内联函数：函数会在所调用的位置上展开，用static作关键字，用inline限定它。
  • 优点：消除函数调用和返回的开销
  • 缺点：代码会变长，占用更多的内存空间或指令缓存。
• 内联汇编：通常使用asm()指令嵌入汇编代码

  • unsigned int low, high;

  • asm volatile("rdtsc" : "=a" (low), "=d" (high))； //low 和 high 分别包含64位时间戳的低32位和高32位 

• 分支声明

  •  if (unlikely(error)) {
            /* ... */
        }
    

    • x很少出现，绝少发生，通常为假

  • if (likely(success)) {
             /* ... */
        }
    

    • y经常出现，通常为真

3.内核编程时缺乏像用户空间那样的内存保护机制

• 在内核中，不该访问非法的内存地址，引用空指针，否则内核会over；
• 内核中的内存不分页：每用掉一个字节，物理内存都减少一个；

4. 内核编程时难以执行浮点运算

• 与用户空间进程不同，内核不完美支持浮点操作

5. 内核给每个进程只有一个很小的定长堆栈

• 对于不用的体系结构，内核栈的大小不一样并都是固定的；

6. 内核支持异步中断、抢占和SMP，必须时刻注意同步和并发

7. 要考虑可移植的重要性