Linux內核源碼樹介紹

Linux內核簡介

Linux是一種開源的操作系統內核。它是一個用C語言寫成，符合POSIX標準的類Unix操作系統。Linux最早是由芬蘭大學生Linus Torvalds于1991年開發的一款全新的操作系統。那時，作為芬蘭赫爾辛基大學的一名學生的linus，正為不能隨心所欲使用強大而自由的Unix系統而苦惱。Linus熱衷于使用Minix，一種教學用的廉價Unix，但是，他不能輕易修改和發布該系統的源代碼，也不能對Minix開發者所作的設計進行修改，基于此linus開始了開發自己的操作系統，并于1991年年底在internet上發布了早期版本，由此Linux內核誕生。Linux內核的主要功能有以下幾個方面：存儲管理、CPU和進程管理、文件系統、設備管理和驅動、網絡通信，以及系統的初始化、系統調用等。

獲取Linux內核源碼

通過Linux內核官網www.kernel.org下載自己需要的Linux內核源碼,筆者下載的是4.14版本的源碼。

Linux內核源碼樹展示

Linux內核源碼目錄和文件介紹

了解Linux內核源碼各個目錄和文件的作用，對于我們以后進行Linux內核源碼閱讀和Linux內核編程大有益處。

arch目錄

arch是architecture的縮寫，所有與體系結構相關的代碼都在這個目錄，Linux支持的每種體系結構在arch目錄下都有對應的子目錄，例如arm子目錄是arm32位體系相關代碼，arm64子目錄是arm64位體系相關代碼，x86子目錄是intel x86體系相關代碼。每個體系結構子目錄下又包含和啟動相關的代碼目錄boot，和內核配置相關的代碼目錄configs，和體系結構相關的頭文件目錄include，和具體體系結構相關的內存管理代碼目錄mm等。

block目錄

塊設備驅動所在目錄。塊設備是以數據塊方式發送和接收數據的設備。

certs目錄

認證相關的一些代碼實現。

crypto目錄

內核本身所用的加密API，實現了常用的加密和散列算法，還有一些壓縮和CRC校驗算法。例如SHA1加密算法的代碼。

Documentation目錄

內核幫助文檔目錄，是學習內核了解內核實現機制的重要途徑，關于內核的一些說明信息，在這個目錄下會有幫助手冊。

drivers目錄

各種設備驅動代碼、驅動架構代碼所在目錄，這個目錄是內核中最龐大的一個目錄，內核源碼數量的一半以上都是這個目錄貢獻的。顯卡、網卡、SCSI適配器、PCI總線、USB總線和其他任何Linux支持的外圍設備或總線的驅動程序都可以在這兒找到。

firmware目錄

fireware中包含了讓計算機讀取和理解從設備發來的信號的代碼。舉例來說，一個攝像頭管理它自己的硬件，但計算機必須了解攝像頭給計算機發送的信號。Linux系統會使用vicam固件(firmware)來理解攝像頭的通訊。否則，沒有了固件，Linux系統將不知道如何處理攝像頭發來的信息。另外，固件同樣有助于將Linux系統發送消息給該設備。這樣Linux系統可以告訴攝像頭重新調整或關閉攝像頭。

fs目錄

虛擬文件系統(VFS)的代碼和各種不同類型的文件系統的代碼都在這個目錄中。Linux支持的所有文件系統在fs目錄下面都有一個對應的子目錄。比如ext4文件系統對應的是fs/ext4目錄，fat文件系統對應的是fs/fat目錄。一個文件系統是存儲設備和需要訪問存儲設備的進程之間的媒介。存儲設備可能是本地的物理上可以訪問的設備，比如硬盤、U盤、Flash，他們分別使用系統ext4/UBIFS文件系統。還有一些虛擬文件系統,比如proc、sysfs等,他們以一個標準文件系統出現。然而，他們的文件只存在于內存中，并不占磁盤空間。

include目錄

這個目錄包含了內核中大部分的頭文件，按照不同的功能分散在不同的子目錄下。例如與平臺相關的頭文件在/include/linux子目錄下。

init目錄

內核的初始化代碼。包括main.c、創建早期用戶空間的代碼及其他初始化代碼。do_mounts.c內核啟動后掛載根文件系統。

ipc目錄

IPC(進程間通信)。它包含了共享內存、信號量、消息隊列及其他形式的IPC代碼。

kernel目錄

內核中核心的部分，包括進程的調度(sched.c),以及進程的創建和撤銷(fork.c和exit.c)等。

lib目錄

此目錄包含了核心的庫代碼。實現了一個標準C庫的通用子集，包括字符串和內存操作的函數(strlen、mmcpy)以及有關sprintf和atoi系列函數。

mm目錄

此目錄包含了與體系結構無關的部分內存管理代碼。與體系結構相關的內存管理代碼位于arch目錄相對應的子目錄下的mm目錄。

net目錄

核心的網絡部分代碼，實現了各種常見的網絡協議，如TCP/IP。

samples目錄

一些內核編程的范例。

scripts目錄

該目錄下沒有內核代碼，只是包含了用來配置內核的腳本文件。當運行make menuconfig之類的命令配置內核時，用戶就是和位于這個目錄下的腳本進行交互的。

security目錄

這個目錄下包含了不同的Linux安全模型的代碼。它對計算機免于受到病毒和黑客的侵害很重要。包括SELinux安全模塊。

sound目錄

ALSA，OSS音頻設備的驅動核心代碼和常用設備驅動。

tools目錄

這個文件夾中包含了和內核交互的工具。

usr目錄

實現了用于打包和壓縮的cpio等。

virt目錄

內核虛擬化相關的代碼。包括kvm等。

COPYING文件

許可和授權信息。Linux內核在GPLv2許可證下授權。該許可證授予任何人有權免費去使用、修改、分發和共享源代碼和編譯代碼。

CREDITS文件

貢獻者列表

Kbuild文件

這是一個設置一些內核設定的腳本。例如設定一個ARCH變量，這是開發者想要生成的內核支持的處理器類型。

Kconfig文件

這個腳本會在開發人員配置內核的時候用到。

MAINTAINERS文件

這是一個目前維護者列表，他們的電子郵件地址，主頁，和他們負責開發和維護的內核的特定部分或文件。這是內核問題反饋的途徑。

Makefile文件

這個腳本是編譯內核的主要文件。這個文件將編譯參數和編譯所需的文件和必要的信息傳給編譯器。

README文件

這個文檔提供給開發者想要知道的如何編譯內核的信息。

總結

本文簡要介紹了Linux內核源碼樹下各個目錄的作用，以及它們主要實現了哪些功能，是我們以后進行Linux內核開發的基礎。