Linux内核
linux操作系统的组成
linux操作系统的组成1.内核（Kernel）Linux内核是整个Linux操作系统的核心，它负责管理系统资源，包括硬件、内存、进程、文件系统等。
内核提供了一系列系统调用，用户空间程序可以通过这些系统调用来访问内核提供的功能。
2.用户空间（User Space）用户空间是操作系统中除内核之外的部分。
用户空间包括Shell、图形界面、应用程序等。
用户空间通过系统调用来访问内核提供的功能。
用户空间和内核之间有一个保护机制，保证用户空间程序不能直接访问内核资源，只能通过系统调用。
3.ShellShell是Linux系统中的命令解释器，它充当了用户和内核之间的接口。
用户可以在Shell中输入命令，Shell解析命令并通过系统调用调用内核提供的功能。
Linux操作系统中常用的Shell有Bash、Zsh、Fish等。
4.文件系统（File System）Linux操作系统支持多种文件系统，包括Ext2、Ext3、Ext4、Btrfs、XFS等。
文件系统是管理文件和目录的机制，它负责在硬盘上分配空间，存储文件内容和元数据。
文件系统还提供了一些额外的功能，如权限管理、链接、快速查找等。
5.设备驱动程序（Device Driver）设备驱动程序是连接硬件设备和内核的桥梁，它转换设备的IO请求为内核能够理解的形式，并向内核提供设备的状态信息。
Linux操作系统支持多种设备驱动程序，包括字符设备驱动程序、块设备驱动程序、网络设备驱动程序等。
6.命令行工具（Command-Line Tool）Linux操作系统提供了丰富的命令行工具，可以轻松地完成各种任务。
常见的命令行工具有ls、cp、mv、mkdir、rm等，还有一些高级工具，如awk、sed、grep等。
7.图形界面（Graphical User Interface）Linux操作系统提供了多种图形界面，如GNOME、KDE、Xfce、LXDE等。
图形界面提供了一种更加友好的交互方式，用户可以通过鼠标点击、拖拽等方式完成操作，极大地提高了用户的工作效率。
linux 分支详解
linux 分支详解摘要：1.Linux 分支概述2.Linux 内核版本和发行版的概念3.Linux 的主要分支4.Linux 分支的命名规则5.Linux 分支的发展趋势正文：【1.Linux 分支概述】Linux 是一个自由和开放源代码的类Unix 操作系统。
在Linux 的世界里，有很多不同的版本和发行版可供选择。
为了更好地了解Linux 的版本和发行版，我们需要先了解Linux 分支的概念。
【2.Linux 内核版本和发行版的概念】Linux 内核是操作系统的核心，它负责管理系统的资源和与硬件进行交互。
Linux 发行版则是将内核和其他软件组合在一起的一个完整的操作系统。
一个发行版通常包括一个特定的内核版本，以及一系列预先安装的软件和图形化界面。
【3.Linux 的主要分支】Linux 的主要分支包括：(1) 稳定版（Stable）：也称为主线（Mainline）或LTS（Long Term Support）版本。
这个分支包含了经过测试的最新稳定内核代码，适用于生产环境。
(2) 测试版（Testing）：这个分支主要用于测试新的功能和修复bug，以确保它们在稳定版中能够正常工作。
(3) 不稳定版（Unstable）：也称为开发版（Development）或Sid 版。
这个分支包含了最新的、尚未经过充分测试的内核代码，适用于开发者和爱好者。
【4.Linux 分支的命名规则】Linux 分支的命名规则通常包含三个部分：主版本号、次版本号和修订号。
例如，Linux 内核版本4.19.0 中，4 表示主版本号，19 表示次版本号，0 表示修订号。
【5.Linux 分支的发展趋势】随着Linux 社区的不断发展，我们可以预见以下几个趋势：(1) 稳定版的发行周期可能会变得更长，以确保每个版本都足够稳定。
(2) 测试版将变得更加重要，以确保在稳定版中引入的新功能和修复的bug 能够正常工作。
(3) 不稳定版将继续成为开发者和爱好者的试验田，为Linux 社区贡献新的功能和创新。
linux kernel5.15编译原理
linux kernel5.15编译原理Linux kernel 5.15编译原理Linux kernel是一个开源操作系统内核，其稳定版本的更新和发布对于整个Linux生态系统具有重要意义。
在内核更新的过程中，编译内核是一个重要的步骤。
本文将为您解释Linux kernel 5.15的编译原理，并逐步回答关于该主题的问题。
第一步：准备工作在开始编译内核之前，我们需要做一些准备工作。
1. 下载内核源代码要编译特定版本的Linux内核，首先需要从Linux官方网站（2. 安装必要的依赖项编译内核需要一些工具和依赖项。
在大多数Linux发行版中，您可以使用包管理器来安装它们。
例如，在Ubuntu上，您可以运行以下命令安装常见的依赖项：sudo apt-get install build-essential libncurses-dev bison flexlibssl-dev libelf-dev这些依赖项将帮助您构建所需的内核映像。
第二步：配置编译选项在编译内核之前，需要配置一些编译选项以满足特定需求。
1. 进入内核源代码目录解压下载的内核源代码，并在终端中进入解压后的目录。
例如：tar -xf linux-5.15.tar.xzcd linux-5.152. 清理旧的配置选项可以使用以下命令清理旧的内核配置选项：make mrproper3. 配置编译选项可以使用以下命令进入菜单式配置界面：make menuconfig在配置界面中，您可以选择不同的内核功能、驱动程序和选项。
根据需要进行选择，并保存配置文件。
第三步：编译内核完成配置后，我们可以开始编译Linux内核了。
1. 执行编译命令使用以下命令开始编译内核：make这个过程可能需要一些时间，具体取决于您的计算机性能。
2. 安装编译后的内核完成编译后，可以使用以下命令安装编译后的内核：sudo make install此命令将复制编译后的内核映像、模块和其他文件到适当的位置，并更新GRUB或其他引导程序配置。
Linux内核.ppt
❖ LINUX文件系统: Linux文件系统是文件存放在磁盘等存储设
备上的组织方法。Linux能支持多种目前浒的文件系统，如EXT2、EXT3、 FAT、VFAT、ISO9660、NFS、SMB等。
❖ LINUX应用系统：标准的Linux系统都有一整套称为应
用程序的程序集，包括文本编辑器、编程语言、X Window、 办公套件、Internet工具、数据库等。
❖GNU 软件和派生工作均适用 GNU 通用公共许 可证，即 GPL（General Public License ）
❖Linux的开发使用了众多的GUN工具
<>
GPL－开源软件的法律
❖GPL 允许软件作者拥有软件版权 ❖但GPL规定授予其他任何人以合法复
制、发行和修改软件的权利。
<>
2. Linux系统的主要特点
内核模块的能力
所有模块全部运行在内核态，直接调用函数，无需消息传递 支持多称多处理SMP机制
讲究效率的单模块操作系统
进程管理
内存管理
设备管理
文件管理
模块之间可以互相调用的单模块结构 <>
讲究效率的单模块操作系统
❖模块之间直接调用函数，除了函数调用 的开销外，没有额外开销。 ❖庞大的操作系统有数以千计的函数 ❖复杂的调用关系势必导致操作系统维护 的困难
个平台使它仍然能按其自身的方式运行的能力。Linux是一种可 移植的操作系统，能够在从微型计算机到大型计算机的任何环境 中和任何平台上运行。
3. LINUX的组成
❖ LINUX的内核：内核是系统的核心，是运行程序和管理
像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序。
❖ LINUX SHELL: Shell是系统的用户界面，提供了用户与内核进
Linux系统如何优雅地升级内核详细步骤带你轻松搞定
Linux系统如何优雅地升级内核详细步骤带你轻松搞定Linux系统内核作为操作系统的核心组件，对系统的性能和功能起着至关重要的作用。
随着技术的不断发展，Linux内核也在持续更新和优化，以满足不断变化的用户需求。
本文将介绍如何以一种优雅且安全的方式升级Linux系统内核，并详细阐述每个步骤。
升级内核前的准备工作在开始升级内核之前，我们需要做一些准备工作，以确保升级过程的顺利进行。
1.备份重要数据由于升级内核可能存在一些风险，我们强烈建议在操作之前备份重要的数据。
这可以帮助我们在升级失败时恢复系统或数据。
2.查看当前内核版本在进行内核升级之前，我们需要了解当前系统正在运行的内核版本。
可以使用以下命令来查看：```uname -r```此命令将显示当前正在运行的内核版本。
3.下载最新的内核源代码要进行内核升级，我们需要下载最新的内核源代码。
在Linux内核开发者的官方网站上可以找到最新的内核版本。
请注意，下载的是tarball文件。
升级内核的步骤一旦我们完成了准备工作，就可以按照以下步骤来优雅地升级内核。
1.解压内核源代码使用以下命令解压之前下载的内核源代码：```tar -xvf linux-x.x.x.tar.xz```将"linux-x.x.x"替换为你下载的内核版本的实际文件名。
2.配置内核选项进入解压后的内核源代码目录，并执行以下命令以开始配置选项：```cd linux-x.x.xmake menuconfig```此命令将启动一个图形界面，让你可以根据你的需要对内核选项进行配置。
你可以使用方向键浏览选项，使用空格键进行选择或取消选择，使用Enter键进行进入或退出子菜单。
配置选项对于不同的系统和需求会有所不同，因此我们建议根据你的具体情况谨慎选择。
选择完成后，保存并退出配置界面。
3.编译和安装内核配置选项完成后，我们可以开始编译和安装内核。
使用以下命令开始编译内核：```make```这将花费一些时间来完成编译过程。
linux 内核 字符串拼接函数
linux 内核字符串拼接函数摘要：1.引言2.Linux 内核简介3.字符串拼接函数在Linux 内核中的作用4.常用的字符串拼接函数5.函数实例分析6.总结正文：Linux 内核是操作系统的核心，负责管理系统的进程、内存、设备等资源。
字符串拼接函数在Linux 内核中广泛应用，用于处理各种字符串操作，例如设备驱动程序中的错误信息、内核模块的打印输出等。
在Linux 内核中，字符串拼接函数通常通过sprintf() 函数实现。
sprintf() 函数是一个可变参数的printf() 函数，可以将格式化的数据写入一个字符串中。
它的工作原理是将指定的参数按照指定的格式拼接成一个字符串。
除了sprintf() 函数外，Linux 内核中还有其他一些字符串拼接函数，如snprintf()、vsnprintf() 等。
这些函数在功能上与sprintf() 类似，但在参数个数和返回值上有所不同。
例如，snprintf() 函数在拼接字符串时会指定字符串的最大长度，避免了字符串溢出的问题。
下面通过一个简单的实例来分析sprintf() 函数的使用。
假设我们有一个字符串变量str，需要将两个整数a 和b 拼接到str 中，可以使用以下代码：```cchar str[64];int a = 10;int b = 20;sprintf(str, "%d %d", a, b);```这段代码首先定义了一个长度为64 的字符串变量str，然后定义了两个整数变量a 和b。
接着使用sprintf() 函数将a 和b 拼接到str 中，格式化字符串为"%d %d"，表示要拼接两个整数。
最后，str 字符串的内容为"10 20"。
总之，字符串拼接函数在Linux 内核中起着至关重要的作用。
linux操作系统的基本原理
linux操作系统的基本原理
Linux操作系统是一种开源的自由操作系统，其基本原理包括以下几个方面：
1. 内核：Linux操作系统的核心是内核，它是操作系统的核心模块，控制着系统的所有硬件和软件资源。
内核具有多任务处理、进程管理、文件系统管理、设备管理、内存管理等功能。
2. 虚拟文件系统：Linux操作系统使用虚拟文件系统（VFS）作为文件系统的框架。
VFS为所有文件系统提供了一个通用的接口，使得文件系统可以互相转换。
3. Shell：Linux操作系统使用的命令行接口被称为Shell。
Shell是用户与内核交互的一种方式，用户可以通过Shell来执行命令、管理文件、创建进程等。
4. 程序库：Linux操作系统提供了一系列的程序库，如C库、X库等，这些程序库提供了一些基本的函数和工具，方便程序员开发应用程序。
5. 系统调用：Linux操作系统提供了大量的系统调用，它们是用户程序和内核之间的接口。
用户程序可以通过系统调用来访问内核提供的各种服务，如读写文件、创建进程、网络通信等。
Linux操作系统的基本原理为开发者和用户提供了一个稳定、高效、灵活的操作系统。
它的开源特性使得用户可以自由地修改和定制操作系统，满足不同需求。
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linux kernel 参数
linux kernel 参数Linux内核参数是用于调整和控制Linux操作系统内核行为的设置。
这些参数可以在系统启动时通过启动脚本（如`init`进程）或在内核启动过程中通过命令行指定。
它们影响系统的性能、稳定性、安全性以及资源管理等方面。
内核参数可以分为几个大类：1. **进程管理**：例如，`max_map_count`限制了系统可以创建的最大文件映射数量，`nr_cpus`设置了系统中可用的CPU核心数。
2. **内存管理**：比如，`vm.swappiness`设置了系统倾向于使用交换空间的程度，`kmem.max`限制了内核可使用的最大内存量。
3. **文件系统**：`fs.file-max`设置了系统级别的文件描述符最大数量，`fs.aio-max-nr`限制了系统层面的异步I/O操作的最大数量。
4. **网络**：`net.ipv4.tcp_fin_timeout`设置了TCP连接中FIN包的超时时间，`net.ipv4.ip_local_port_range`定义了用于出口连接的本地端口范围。
5. **安全和稳定性**：`kernel.shmmax`和`kernel.shmall`限制了系统中的最大共享内存段和共享内存页的数量。
6. **虚拟化**：例如，`vm.dirty_ratio`和`vm.dirty_background_ratio`控制了内存中脏数据的最大比例和开始后台写入操作的比例。
这些参数可以通过编辑启动脚本（如`/etc/sysctl.conf`），使用`sysctl`命令实时调整，或者在引导时通过`init`系统的命令行接口设置。
正确地设置这些参数可以优化系统性能，适应特定的硬件资源和workload 需求。
不过，不当的设置也可能会导致系统不稳定或者其他问题。
因此，在调整内核参数时需要谨慎，并确保理解每个参数的作用。
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***Linux内核源码的组成部分***
|-- /net 核心的网络部分代码 |-- /scripts 包含用于配置核心的脚本文件 |-- /block 块设备的I/O调度 |-- / cypto 常用加密和散列算法 |-- / security 主要包含Selinux模块 |-- /sound 音频设备的驱动核心代码 |-- /usr 实现了用于打包和压缩的cpio等 |-- /makefile 编译规则文件 |-- /config 配置文件
如何进行linux内核移植（书本第六章）
NAND FLASH分区 配置内核 内核编译 下载内核到开发板
NAND FLASH分区
NAND FLASH的作用
NAND FLASH共有64M，用于存储开发板的引导程 序、内核、文件系统（相当于计算机的硬盘）
为什么要指明NAND FLASH的分区情况
读取已有的配置文件
作用：先利用默认的配置文件，进行初步配置 命令：
书本上的方法： 1. 按Load an Alternate Configuation File 回车后输 入./arch/arm/configs/S3c2440_deconfig.config；然后保存 2. 直接用命令 [root@local ~]# cp arch/arm/configs/S3c2440_deconfig.config .config 两种方法实现一个目的：将S3C2440_deconfig.config文件保存 成为.config的配置文件
配置内核
修改makefile 添加devfs配置(2.6以后的内核版本取消此选项） 配置内核选项
注：实验以及课程设计中所涉及的开发板安装的 内核版本为linux2.6.30.4
配置内核---修改makefile文件(P137)
修改makefile文件的目的---指明使用的编译器 是交叉编译器！ 修改参数ARCH 和CROSS_COMPILE
***Linux内核源码的组成部分***
/Linux2.6.30.4 --+--/arch 存放体系结构的源代码 |-- /document 存放一些说明文档 |-- /drivers 存放驱动程序源代码 |-- /fs 存放支持文件系统的源代码 |-- /include 包括编译核心所需要的大部分头文件 |-- /init 包含核心的初始化代码（不是系统引导代码） |-- /ipc 核心进程间通信的代码 |-- /kernel 内核管理的核心代码 |-- /lib 核心库代码 |-- /mm 独立于cpu结构的内存管理代码
***设备驱动程序***
Linux 内核中有大量代码都在设备驱动程序中， 它们能够运转特定的硬件设备。Linux 源码树 提供了一个驱动程序子目录，这个目录又进一 步划分为各种支持设备，例如 Bluetooth、I2C、 serial 等。设备驱动程序的代码可以 在 ./linux/drivers 中找到。
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ARCH参数表明要内核运行的目标是ARM体系 CROSS参数表明编译此内核需要使用交叉编译器 是 arm-linux-前缀的交叉编译器
注意：如果需要使用特殊指定的交叉编译器 （不是用PATH路径下指定下的），可以用绝 对路径方式，(书P137)
配置内核选项
为什么要进行配置（补充） 配置方法 启动界面 读取已有的配置文件 选择具体的配置选项
***内存管理***
内核所管理的另外一个重要资源是内存。为了提高效率，如果由 硬件管理虚拟内存，内存是按照所谓的内存页 方式进行管理的 （对于大部分体系结构来说都是 4KB）。Linux 包括了管理可用 内存的方式，以及物理和虚拟映射所使用的硬件机制。 不过内存管理要管理的可不止 4KB 缓冲区。Linux 提供了对 4KB 缓冲区的抽象，例如 slab 分配器。这种内存管理模式使用 4KB 缓冲区为基数，然后从中分配结构，并跟踪内存页使用情况， 比如哪些内存页是满的，哪些页面没有完全使用，哪些页面为空。 这样就允许该模式根据系统需要来动态调整内存使用。 为了支持多个用户使用内存，有时会出现可用内存被消耗光的情 况。由于这个原因，页面可以移出内存并放入磁盘中。这个过程 称为交换，因为页面会被从内存交换到硬盘上。内存管理的源代 码可以在 ./linux/mm 中找到。
利用make menuconfig启动配置界面
命令 [root@local ~]# cd linux-2.6.22.1(实验为 linux2.6.30.4) [root@local linux2.6.22.1]# make menuconfig 利用文本菜单的方式进行配置 结果---启动配置界面，如下图
内核的全部代码，包括所有子系统都打包到一个文件中
***Linux的启动过程***
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引导加载程序（Bootloader） Linux 内核 文件系统 应用程序
***linux内核的组成部分***
***Linux的主要组成部分***
系统调用接口 进程管理 内存管理 虚拟文件系统 网络堆栈 设备驱动程序 依统磁盘：分区靠分区表，即partition table NAND FLASH：分区需要在内核代码中指明
NAND FLASH分区
如何进行NAND FLASH 分区（参考P134，表 6.1） 如何进行分区修改：修改/linux2.6.22.1/arch/arm/plat-s3C24XX/commonsmdk.c文件 禁止内核ECC校验（书本P136)
***什么是内核***
增强型计算机（对于应用程序） 资源管理器（对于程序） 库
***内核的类型***
微内核
只有最基本的功能直接由中央内核（微内核）实现，所有其他的 功能都委托给一些独立进程，这些进程通过明确定义的通信接口 与中心内核通信。应用：机器人、医疗器械
宏内核---linux内核
配置内核选项 ---为什么要进行内核配置（补充）
要使得标准内核源代码能够生成特殊的目标文 件 从标准---特殊：所以要进行配置
配置内核选择 ---内核配置的方法（P138）
make config：命令行模式的配置方法 make oldconfig：利用已有的.config文件 make menuconfig：文本菜单式配置，实验中采用更 的方法（如果.config文件存在，使用.config的默认配 置） make xconfig：图形化界面的配置方法，可通过鼠标 进行配置，需要 X Window的支持（如果.config文件 存在，使用.config的默认配置） 注意：无论何种方法，都是为了修改生成linux目录下 的.config文件
***系统调用接口***
SCI 层提供了某些机制执行从用户空间到内核 的函数调用。在 ./linux/kernel 中您可以找到 SCI 的实现，并在 ./linux/arch 中找到依赖于 体系结构的部分。
***进程管理***
进程管理的重点是进程的执行。在内核中，这些进程 称为线程，代表了单独的处理器虚拟化（线程代码、 数据、堆栈和 CPU 寄存器）。在用户空间，通常使 用进程 这个术语，不过 Linux 实现并没有区分这两个 概念（进程和线程）。内核通过 SCI 提供了一个应用 程序编程接口（API）来创建一个新进程（fork、exec 或 Portable Operating System Interface [POSIX] 函 数），停止进程（kill、exit），并在它们之间进行通 信和同步（signal 或者 POSIX 机制）。
Linux内核编译移植
课程主要内容
什么是内核（扩展）
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内核定义 内核的类型 Linux内核的启动过程 内核的组成部分 内核的五大功能模块 内核代码结构的简要剖析
如何进行内核移植（书本第六章内容） 注：标题带***表示PPt扩展的重要内容
***什么是内核***
内核是操作系统最基本的部分。 内核通常提供一种硬件抽象的方法来完成应用 程序对计算机资源的访问。 内核为应用软件和硬件提供了一套简洁，统一 的接口，使程序设计更为简单。
***进程管理***
进程管理还包括处理活动进程之间共享 CPU 的需求。 内核实现了一种新型的调度算法，不管有多少个线程 在竞争 CPU，这种算法都可以在固定时间内进行操作。 这种算法就称为 O(1) 调度程序，这个名字就表示它 调度多个线程所使用的时间和调度一个线程所使用的 时间是相同的。 O(1) 调度程序也可以支持多处理器 （称为对称多处理器或 SMP）。您可以 在 ./linux/kernel 中找到进程管理的源代码， 在 ./linux/arch 中可以找到依赖于体系结构的源代码。
***网络堆栈***
网络堆栈在设计上遵循模拟协议本身的分层体系结构。 回想一下，Internet Protocol (IP) 是传输协议（通常称 为传输控制协议或 TCP）下面的核心网络层协议。 TCP 上面是 socket 层，它是通过 SCI 进行调用的。 socket 层是网络子系统的标准 API，它为各种网络协 议提供了一个用户接口。从原始帧访问到 IP 协议数据 单元（PDU），再到 TCP 和 User Datagram Protocol (UDP)，socket 层提供了一种标准化的方法 来管理连接，并在各个终点之间移动数据。内核中网 络源代码可以在 ./linux/net 中找到。
***虚拟文件系统***
虚拟文件系统（VFS）是 Linux 内核中非常有用的一个方面，因 为它为文件系统提供了一个通用的接口抽象。VFS 在 SCI 和内 核所支持的文件系统之间提供了一个交换层