2013337朱荟潼 Linux第二章读书笔记——从内核出发

1.获取内核源码

1.1Git

分布式的；下载和管理Linux内核源代码；

- 获取最新提交到版本树的一个副本
 $ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6.git
- 下载代码后，更新自己的分支到最新分支
 $ git pull

1.2安装内核源代码

- 压缩形式为bzip2
 运行：$ tar xvjf linux-x.y.z.tar.bz2
- 压缩形式为zip
 运行：$ tar xvzf linux-x.y.z.tar.gz

- 注释（xvjf、xvzf）：
	-x 解开；
	-v 显示详细信息；
	-j 使用bzip2程序；
	-z 使用gzip程序；
	-f 使用归档文件；

1.3使用补丁

- 从内部源码树开始
	运行$ patch -p1 < ../patch-x,y,z

2.内核源码树

（详见书《Linux内核设计与实现》原书第3版 第11—12页表2-1内核源码树的根目录描述）

COPYIN：内核许可证；
CREDITS：内核代码的开发者列表；
MAINTAINTERS：维护者列表——负责维护内核子系统和驱动程序；
Makefile：是基本内核的Makefile；

3.编译内核

3.1配置内核（关于make与config）

- 配置选项（指定内核源码可以访问的值，一般以预处理宏的形式表示）
	1.决定哪些文件编译进内核；通过预处理命令处理代码。
	2.二选一：yes/no
	3.三选一：yes（把代码编译进主内核映像中）/no/module（该配置项被选定了）【驱动程序一般是三选一】
	4.可以是字符串或整数

- 配置工具：
	$ make config 配置命令解释器,最简单的一个字符界面下的命令行工具;
	$ make menuconfig 配置用户界面,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的体系结构创建一个配置；
	$ make oldconfig 验证和更新配置；
- .config文件：配置项会被存放在内核代码树根目录下。

	$ zcat /proc/config.gz > .config 目前的内核已经启用了CONFIG_IKCONFIG_PROC选项，可以从/proc下复制文件；
	$ make oldconfig 便以一个新内核；
	$ make 编译该配置好的内核；

3.2减少编译的垃圾信息

	- 不看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

3.3衍生多个编译作业

- 以多个作业编译内核
	$ make -jn （j：指定同时执行多任务；n：要衍生出的作业数）
- 16核处理器
    $ make -j32 > /dev/null

3.4安装新内核

- 以root身份，运行，把所有已编译的模块安装到正确的主目录/lib/modules下。
	% make modules_install
- System.map文件：编译时在内核代码树的根目录下创建的文件；是一个符号对照表；用来将内核符号与它们的起始地址对应起来；调试时，把内存地址转化为函数名和变量名，很有用。

4.内核开发的特点

4.1无libc库抑或标准头文件

主要原因：速度与大小。

4.1.1头文件

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

4.2GNU C

GCC是多种GNU编译器的集合。

4.2.1内联函数

- 定义一个内联函数，用static作关键字，用inline限定它。
	static inline void wolf(unsigned long tail_size);

4.2.2内联汇编

- 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

4.2.3分支声明

- /* error在绝大多数情况下为0 */
	if (unlikely(error)) {
		/* ... */
	}

- /* success在通常不为0 */
	if (likely(success)) {
		 /* ... */
	}

- 如果判断正确，性能会提升；如果搞错，性能反而下降。

4.3没有内存保护机制

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；

4.4不用轻易在内核中使用浮点数

与用户空间进程不同，内核不完美支持浮点操作，因为他本身不能陷入；

4.5容积小而固定的栈

用户空间的栈本身比较大，而且可以动态增长；
对于不用的体系结构，内核栈的大小不一样并都是固定的；

4.6同步和并发

- 内核易产生竞争条件，许多特性都要求能过并发地访问共享数据，就要求同步机制以保证不出现竞争条件，特别是：
•	Linux是抢占多任务操作系统
•	Linux内核支持对称多处理器系统（SMP）
•	中断异步到来
•	Linux内核可以抢占
- 常用解决方法：自旋锁和信号量

4.7可移植性的重要性

Linux是可移植的操作系统。

5.小结

内核有独一无二的特质，拥有整个系统的最高管理权。