从Linux内核出发

一、内核源码数

内核源码树由不少目录组成，而大多数目录又包含更多的子目录，源码树的根目录及其子目录以下：

目录	描述
arch	特定体系结构的源码
crypto	crypto API
ducumention	内核源码文档
drivers	设备驱动程序
fs	VFS和各类文件系统
include	内核头文件
init	内核引导和初始化
ipc	进程间通讯代码
kernel	像调度程序这样的核心子系统
lib	调用内核函数
mm	内存管理子系统和VM
net	网络子系统
scripts	编译内核所用的脚本
security	linux安全模块
sound	语音子系统
usr	早期用户空间代码

 

二、内核开发的特色

• 内核编程时不能访问C库
• 内核编程时必须使用GNU C
• 内核编程时却反像用户空间那样的内存保护机制
• 内核编程时浮点数很难使用
• 内核只有一个很小的定长堆栈
• 因为内核支持异步中断、抢占和SMP，所以必须时刻注意同步和并发
• 要考虑可移植性的重要性

三、内核代码使用到的C语言扩展

• 内联函数

　　GNU的C编译器支持内联函数，inline反应它的工做方式，函数会在它调用的位置上展开，这么作能够消除函数点永和返回所带来的开销。内联函数必须在使用以前就定义好，不然编译器就无法把这个函数展开。实践中通常在头文件中定义内联函数。因为使用了static做为关键字进行限制，因此编译器不会为内联函数单独创建一个函数体。

• 内联汇编

　　gcc编译器支持在C函数中嵌入汇编指令。Linux内核混合使用了C和汇编语言。在偏近体系结构的底层或对执行时间要求严格的地方，通常使用的是汇编语言，而内核其余部分的大部分代码是C语言编写的。

• 分支说明

　　对于条件选择语句，gcc内奸了一条指令用于优化，在一个条件常常出现，或者该条件不多出现的时候，编译器能够根据这条指令对条件分支选择进行优化。

四、没有内存保护机制

　　若是一个用户程序试图进行一次非法的内存访问，内核会发现这个错误，发送SIGSEGV，并结束整个进程。然而，若是是内核本身非法访问了内存，那后果就很难控制了。内核中发生的内存错误会致使oops，这是内核中出现的最多见的错误。并且，内核中的内存都不分页，没用掉一个字节，物理内存就减小一个字节。

五、不要轻易在内核中使用浮点数

　　在用户空间的进程内进行浮点操做的时候，内核会完成从证书操做到浮点数操做的模式转换。

六、容积小而固定的栈

　　内核站的准确大小随体系结构而变。

七、同步和并发

　　内核和容易产生竞争条件。和单线程的用户空间程序不一样，内核的许多特性都要求可以冰法的访问共享数据，这就要求由同步机制保证不会出现竞争条件。

• Linux是抢占多任务操做系统。内核的进程调度程序即兴对进程进行调度和从新调度。内核必须对这些任务同步。
• Linux内核支持多处理器系统。因此，若是没有适当的保护，在两个或两个以上的处理器上运行的代码可能会同时访问共享的同一个资源。
• 中断时异步到来的，彻底不顾及当前正在执行的代码。也就是说，若是不加以适当的保护，终端彻底有可能在代码放翁共享资源的当中到来，这样，中断处理程序就有可能访问同一资源。
• Linux内核能够抢占。

八、可移植性的重要性