linux及安全《Linux内核设计与实现》第二章——20135227黄晓妍

第二章：从内核出发

2.1获取源代码

　　2.1.1使用git

　　　　Git：内核开发者们用来管理Linux内核源代码的控制系统。

　　　　我们使用git来下载和管理Linux源代码。

　　　　

　　2.1.2安装内核源代码（如果使用git的话就省去解压这一步）

　　　　背景知识：内核压缩有两种形式：GUNd的zip(gzip)和bzip2.其中bzip2是首选默认的首选模式。

　　　　如果是bzip2，则解压指令为：

　　　　

　　　　如果是GUN的zip：

　　　　

　　　　（注意：x.y.z内核源代码的具体版本，解压后源代码位于linux-x.y.z目录下。）

　　　　（源代码安装注意事项：1.内核源代码安装在/usr/src/linux下，这个目录不能用于开发。2.不要使用root身份修改内核代码。而是创建自己的主目录，仅以root的身份暗爽内核，安装新内核时，/urs/src/linux原封不动。）

　　2.1.3使用补丁

　　　　补丁：可以以补丁的形式对代码修改，也可以以补丁的形式接收其他人做的修改。

　　　　在内部源代码树下，运行：

　　　　

　　2.2内核源代码树

　　　　源代码的根目录及子目录：

　　　　

　　　　

　　　　根目录下有一些重要的文件：

　　　　　　COPYING文件                   内核许可证

　　　　　　CREDITERS文件      内核代码开发者列表

　　　　　　MAINTAINERS          维护者列表，负责维护内核子程序和驱动程序

　　　　　　Makefile                     基本内核的Makefile

2.3编译内核

　　2.3.1配置内核

　　　　配置选项：决定哪些文件编译进内核，也可以通过预处理命令处理代码。

　　　　　　1.二选一：yes  no

　　　　　　2.三选一：yes(把代码编译进主内核映像中)module（选定了，但是以模块形式动态安装的独立代码段）no

　　　　　　3.字符串或者整数：不控制编译过程，只指定源代码可以访问的值，以预处理宏的形式表示

　　　　简化内核配置的工具：

　　　　　　字符界面的命令行：

　　　　　　

　　　　　　图形界面工具：

　　　　　　

　　　　　　Gtk+的图形工具：

　　　　　　

　　　　　　默认配置

　　　　　　

　　　　（默认配置项放在内核源代码根目录urs/src/linux/.config文件中，可以直接修改它。他的默认值比较随意，最好重新配置一下）（内核配置文件存放　　　　　　　　　　在/proc/config.gz下，方便你下次编译一个新内核时直接复制，如下：

　　　　）

　　　　　　修改好了之后，输入：

　　　　　　

　　　　　　配编译置好了之后就可以编译了：

　　　　　　

　　2.3.2减少编译的垃圾信息

　　　　

　　2.3.3衍生多个编译作业

　　　　Make能把编译过程拆分为多个并行的作业，并独立地并发执行。但默认情况下make只衍生一个作业，因为makefiles会出错。但是内核的makefiles没有这样的错　　　　误。(每个处理器一把衍生出一个或者两个作业。N为衍生的作业数，例如16核的处理器就-j16)

　　　　

　　　　加上减少编译的垃圾信息：

　　　　

　　2.3.4安装新的内核

　　　　模块安装是自动的，把编译的模块安装到主目录/lib/modules下：

　　　　

2.4内核开发的特点

　　内核开发与用户开发明显的差别：

　　

　　2.4.1无libc库异或无标准头文件

　　　　主要原因：速度和大小。访问它太大且太低效。

　　　　但是大部分C库函数在内核中都得到了实现。只要包含头文件（内核头文件）就可以调用。著名的没有实现是函数就是printf（），不过内核用printk()代替，最显著　　　的区别是printk()允许设置优先级标志位。

　　2.4.2GUN C

　　　　简单地解释即为标准c的拓展语言，以下几点是拓展部分中有趣的部分：

　　　　1.内联函数（一定要用 static inline xxxxxxxx这样的格式）

　　　　　　编译器会把调用函数的代码和函数本身放在一起优化，一般将比较短的函数定义为内联函数。

　　　　2.内联汇编

　　　　　　内核代码中的C语言嵌入汇编代码，gcc编译器支持这样编译，但是要在知道体系结构的时候才支持此功能。

　　　　　　Asm()可以使用

　　　　　　

　　　　3.分支声明

　　　　　　将绝大数情况不会成立的条件设为unlikely（），另一个设置为likely（）。性能会得到提升。

　　2.4.3没有内存保护机制

　　　　原因是：如果内核非法访问自己，后果很难控制。所以不设置内存保护机制。

　　 2.4.4不要轻易在内核中使用浮点数

　　　　在内核中使用浮点数，要做得事太多了。

　　2.4.5容积小且定长的栈

　　　　内核栈固定为2页大小（32位则为8kb,64位则为16kb）

　　2.4.6同步和并发

　　　　内核要求有同步机制以避免出现竞争（使用自旋锁和信号量），主要原因如下：

　　　　

　　2.4.7可移植性的重要性

　　　　大部分c代码与体系结构无关，必须将于体系结构相关的代码适当地分离出来。因为，要求内核代码在不同体系结构的计算机上都要能编译执行。

总结

　　　　第二章主要任务是学会自己获取，编译，安装Linux内核源代码。其中有许多需要注意的小细节，例如编译过程中有哪些目录是不能动的，一般编译新内核时的配置　　过程以及配置好的文件在哪里，安装过程中如何将垃圾信息清除。除此之外，还讲了内核开发的特点，内核开发和用户开发的区别非常重要，内核的特点就是内存小，速　　度极快，内核的开发的代码要满足这些条件，就一定要记住内核开发的特点。本章的收获颇丰，尤其是知道内核不能调用库函数和了解到内核要避免竞争的重要性。信号　　量我已经有所了解，自旋锁还不知道是什么，很期待接下来的知识。