Linux嵌入式 -- 内核简介(x86)

0. 嵌入式系统

以应用为中心，软硬件可裁剪，对功耗、对体积、对成本等都有严格要求的专用计算机系统。

1.  linux体系结构

2. 为什么 划分为 用户空间 和 内核控件 ？ 

分两级，内核和应用程序，使操作系统本身得到充分保护。

通过 系统调用 和 硬件中断 能从用户空间 --> 内核空间。

3. 内核架构

4.内核代码

5. 内核配置与编译  （以 ../arch/xx/configs 里的配置做参考 .config）

A:  清除：清除临时文件、中间文件和配置文件.

• make clean

remove most generated files but keep the config

• make mrproper

remove all generated files + config files 

• make distclean

mrproper + remove editor backup and patch files

B: 确定目标系统的软硬件配置情况，比如CPU的类型、网卡的型号，所需支持的网络协议等。

C: 命令配置内核

make config：基于文本模式的交互式配置。

make menuconfig：基于文本模式的菜单型配置。（推荐使用）

在括号中按“y”将这个项目编译进内核中，按“m”编译为模块，按“n”为不选择（按空格键也可在编译进内核、编译为模块和不编译三者间进行切换），按“h”将显示这个选项的帮助信息，按“Esc”键将返回到上层选单。

(*) A.c ----> A.o -----> image   （编译连接）

(Y)B.c ---->B.o ------>image

(M)C.c----->C.o       （编译不连接）

(N)D.c------>             （不编译）

( ) E.c ------>

make oldconfig：使用已有的配置文件（.config），但是会询问新增的配置选项。

make xconfig：图形化的配置（需安装图形化系统）。

D:编译内核

make zImage

make bzImage

区别：在X86平台，zImage只能用于小于512K的内核

如需获取详细编译信息，可使用：

make zImage V=1

make bzImage V=1

编译好的内核位于arch/<cpu>/boot/目录下 **

E: 编译内核模块

make modules

F:  安装内核模块

make modules_install

将编译好的内核模块从内核源代码目录copy至/lib/modules下

G: 制作init ramdisk

mkinitrd initrd-$version $version

例：

mkinitrd initrd-2.6.29  2.6.29

$version 可以通过查询/lib/modules下的目录得到

H: 内核安装（X86）

1、cp arch/x86/boot/bzImage    /boot/vmlinuz-$version

2、cp $initrd /boot/

3、修改/etc/grub.conf 或者 /etc/lilo.conf

** $version 为所编译的内核版本号**

6. 内核模块开发

内核模块具有如下特点：

• 模块本身并不被编译进内核文件(zImage或者bzImage)

• 可以根据需求，在内核运行期间动态的安装或卸载。

实例： hello

#include<linux/init.h>
#include<linux/module.h>

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("lisi");
MODULE_DESCRIPTION("hello world module");
MODULE_ALIAS("a simple module");

static char *name = "wangwu";
static int age = 23;
module_param(age, int, S_IRUGO);
module_param(name, charp, S_IRUGO);

static int hello_init(void)
{
    printk("Hello world! \n");
	printk("Name: %s, Age: %d \n", name, age);
    return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
    printk("Goodbye world! \n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

模块编译 Makefile

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m :=hello.o
else
KDIR := /lib/modules/3.5.0-17-generic/build
all:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
	rm -f *.ok *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers
endif

与应用程序的区别

对比应用程序，内核模块具有以下不同:应用程序是从头(main)到尾执行任务，执行结束后从内存中消失。内核模块则是先在内核中注册自己以便服务于将来的某个请求，然后它的初始化函数结束，此时模块仍然存在于内核中，直到卸载函数被调用，模块才从内核中消失。

模块安装与卸载

加载 insmod (insmod hello.ko)

卸载 rmmod (rmmod hello)

查看 lsmod 

加载 modprobe （modprobe hello）

modprobe 如同 insmod, 也是加载一个模块到内核。它的不同之处在于它会根据文件/lib/modules/<$version>/modules.dep来查看要加载的模块, 看它是否还依赖于其他模块，如果是，modprobe 会首先找到这些模块, 把它们先加载到内核。

模块参数

通过宏module_param指定模块参数,模块参数用于在加载模块时传递参数给模块。

module_param(name,type,perm)

name是模块参数的名称，type是这个参数的类型， perm是模块参数的访问权限。

type常见值:

bool:布尔型 int:整型 charp:字符串型

perm 常见值：

S_IRUGO:任何用户都对/sys/module中出现的该参数具有读权限

S_IWUSR:允许root用户修改/sys/module中出现的该参数

内核符号的导出使用：

EXPORT_SYMBOL(符号名)

EXPORT_SYMBOL_GPL(符号名)

其中EXPORT_SYMBOL_GPL只能用于包含GPL许可证的模块。

常见问题： 版本不匹配

解决方法：

1、使用 modprobe  --force-modversion 强行插入

2、确保编译内核模块时，所依赖的内核代码本等同于当前正在运行的内核。

**可通过uname –r 察看当前运行的内核版本**

Printk允许根据严重程度，通过附加不同的“优先级”来对消息分类。

优先级递减的顺序分别是：

KERN_EMERG                   “<0>” 用于紧急消息,常常是那些崩溃前的消息。

KERN_ALERT                 “<1>”  需要立刻行动的消息。

KERN_CRIT                “<2>” 严重情况。

KERN_ERR                   “<3>”  错误情况。

KERN_WARNING              “<4>” 有问题的警告

 KERN_NOTICE             “<5>” 正常情况,但是仍然值得注意

 KERN_INFO                 “<6>” 信息型消息

 KERN_DEBUG                “<7>”用作调试消息

没有指定优先级的printk默认使用DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL优先级，它是一个在kernel/printk.c中定义的整数。

#define DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL 4 

/* KERN_WARNING */