Linux内核裁剪移植——内核的主要组成部分
Linux课程介绍-第五章(1)
2．进程系统堆栈 每个进程都有一个系统堆栈，用来保存中断现场信息和进 程进入内核模式后执行子程序（函数）嵌套调用的返回现 场信息。 每个进程的系统堆栈和task_struct数据结构之间存在 紧密联系，因而二者物理存储空间也连在一起 系统堆栈的大小静态确定，用户堆栈可在运行时动态扩展
5.2.3 对进程的操作 1．进程的创建 各个进程构成了树形的进程族系 内核在引导并完成了基本的初始化以后，就有 了系统的第一个进程（即初始化进程，实际上 是内核线程）。除此之外，所有其他的进程和 内核线程都由这个原始进程或其子孙进程所创 建。 除初始化进程外，其他进程都是用系统调用 fork( )和clone( )创建的。 fork( )是全部复制 ，而clone( ) 有选择地 复制
●进程控制系统用于进程管理、进程同步、进程通 信、进程调度和内存管理等。 ●内存管理控制内存分配与回收。
●文件系统管理文件、分配文件空间、管理空闲空 间、控制对文件的访问并为用户检索数据。 ●Linux系统支持三种类型的硬件设备：字符设备、 块设备和网络设备。 ●核心底层的硬件控制负责处理中断以及与机器通 信。
• 内核所在的地址空间称作内核空间 • 其他应用程序称为外部管理程序，大部分是对外围设 备进行管理和界面操作，外部管理程序和用户进程所 占据的地址空间成为外部空间
Linux内核概述
Unix内核用C语言写成 单一内核：所有的操作系统功能均被封装 在内核中，与外部程序处于不同的地址空 间。外部程序智能通过功能调用来访问内 核 微内核：内核只提供最基本、最核心的一 部分操作，如创建和删除任务、中断管理、 进程管理、存储器管理、进程间通信等， 而其他功能如文件系统、网络协议栈则在 内核外操作。
3．进程的终止
linux内核的裁剪与移植
1，获得源码，解压，进入解压后的目录；命令；2，修改makefile；为了能让此目录被执行所以在顶级目录的makefile中同时也进行修改；3，得到.config文件；命令；编译内核时对.config文件的依赖比较大，我们需要一个自己的.config文件，又因为我们的板子和smdk2410的很像，仅需将smdk2410的.config 文件复制到顶级目录即可不用修改；4；修改nandflash 分区；此系统启动时从nandflash 中启动而我们的板子不是的所以对其进行必要的修改；5，添加网卡驱动；arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c开发板上已经配置要的相应的网卡，并且内核中也有相应的实现代码我们只需做一下简单的修改；6添加yaffz文件系统支持将yaffz 源码包考到和linux-2.6.24 同一级目录下解压；在给内核打上补丁；命令是；7、配置和编译内核到现在，一个简单的内核就准备好了，我们还需要做一些配置，然后编译，内核才能正常使用。
在内核源代码的根目录下运行make menuconfig命令，进入配置界面：8，用u-boot启动内核；编译U-Boot时在源代码的tools目录下会生成一个mkimage可执行文件，用这个工具可以对前面编译内核时生成的zImage进行处理，以供U-Boot启动。
cd linux-2.6.24.4/arch/arm/bootcp /up-Star2410/kernel/linux-2.6.24.4/mkimage . 获取mkimage工具./mkimage -A arm -T kernel -C none -O linux -a 0x30008000 -e 0x30008040 -d zImage -n 'Linux-2.6.24' uImage9，最后把生成的uimage 放到主机tftp同目录下，启动开发板；用u-boot的tftp命令下载到sdram;。
基于ARM的嵌入式linux内核的裁剪与移植
—
３ 内核 配置 过 程
提供 用 户程 序所 使 用 的一些
自行 搭建 交叉 编译 环境 通 常 比较 复 杂 ，而 且 很 容易 出错 。本 文使 用 的是 开 发板 自带 的交 叉 编 译 器 ，即ｃｏｓ ３３ 交 叉 编译 器 ，该 编 译 只 需 将 ｒｓ一 ．． ４
光 盘 中 的 ａｍ—ｉｕ ３３ ． ｒ ｚ 用 ｔｒ ｘｆ ｎ — ｒ ｌ ｘ一 ．． ｂ ． ２ ａ ｖ ｎ ｎ ４ ａｂ ｉ ａ
及 下 栽 内核 映像 到 开发 板 等设 计 ，给 出了以ｓｃ ４ Ｏ ３ ２ ｌ 为核 心 的嵌 入 式Ｌｎ ｘ ｉｕ 内核 的裁 剪 与移植
过程。
关键词 ：ＡＲ Ｍ；嵌 入式Ｌｎ ｘ ３ ２ １ ；裁剪 ；移植 ｉｕ ；￥ Ｃ ４ ０
０ 引 言
微 处 理 器 的产 生 为价 格 低 廉 、结 构 小 巧 的 Ｃ Ｕ和外 设 的 连接 提 供 了稳 定 可靠 的硬 件 架构 。 Ｐ 这 样 。限制嵌 入式 系统 发展 的瓶 颈就 突 出表 现在
第 １卷 １
第 １期 １
电手元 器 件 盔 用
Ｅｌｃｒ ｎ ｃＣｏ ｏ ｅ ｔ Ｄ ｖ ｃ ｐ ｉａ ｉｎ ｅｔ ｉ ｏ ｍｐ ｎ ｎ ＆ ｅ ｉ ｅＡｐ ｌ ｔ ｓ ｃ ｏ
Ｖ ． １ Ｉ１ Ｎｏ １ ．ｌ
ＮＯ Ｖ．２ ９ ０ｏ
２ ０ 年 １ Ｙ ０９ ｌｌ
ｄ ｉ Ｏ３ ６ ／ｉ ｎ１ ６ － ７ ５ ０ ９１ ．２ ｏ： ．９ ９ｊｓ ．５ ３ ４ ９ ． ０ ．１０ ０ ｌ ．ｓ ２
以在 另 一个 平 台上执 行 的程 序代 码 。不 同的Ｃ Ｕ Ｐ
需要 有 不 同 的编译 器 。交叉 编 译 如 同 翻译 一 样 ，
Linux操作系统内核裁剪的分析
Ｌｎ ｘ操 作 系统进 行裁剪 修 改 ，使 之能在 嵌入 ｉ ｕ 式 系统 上 运 行 的操 作 系 统 。 目前嵌入式 Ｌｎ ｘ ｉ ｕ 操作系统在移动 电话 、个人数字助理 ） 、媒体 播放器 、工业控制 以及航空航天等领域有着广泛
的应用 。Ｌｎ ｘ操作 系统 内核 的裁剪 是嵌 入式 系统 ｉｕ 开 发的重要 环节 ，对 嵌入式 系统 的开发具有 重要 意
ＶＯ ． １ ． １ Ｎｏ３ ２
在 某 一 具 体 应 用 中 是 多 余 的 ，裁 剪 时只 需 保 留对
入 内核 ，也 可 以卸 载 释 放 所 占有 的 资源 。这 样 的 设计 方 式 可 以灵 活 、动 态 地 分 配 内核 空 间资 源 ，
嵌入式 系统应 用 程序 提供对 应 的系 统支 持 的功 能；最后是完整性和可靠性 ，裁剪后 的操作系统 在结构和功能上要具有完整性和可靠性 。
能 都 不 一 样 。 以Ｌｎ ｘ 作 系 统 为例 ，Ｌｎ ｘ ．是 ｉｕ 操 ｉｕ ２０ 第一 个 支持 Ｓ 体 系 的内核版 本 ；Ｌ ｕ ２２ ＭＰ ｎ ｉ ｘ ．极大 地 提 升 了Ｓ ＭＰ系 统 性 能 ， 同 时支 持 更 多 的 硬 件 ；
方 面 是 开 发它 的实 时 性 能 。对 标准 的操 作 系 统
第4章 Linux内核裁剪与移植 Linux系统移植(第2版) 教学课件
4.1 Linux内核结构 4.2 内核配置选项 4.3 内核裁剪及编译 4.4 内 核 升 级
4.1.2 内核源码目录介绍
Linux内核代码以源码树的形式存放，如 果在安装系统的时候已经安装了源码树， 其源码树就在/usr/src/linux下。
1．arch目录
禁用随机heap（heap堆是一个应用层的概念，即堆对CPU是不可见的，它 的实现方式有多种，可以由OS实现，也可以由运行库实现，也可以在一个 栈中来实现一个堆）
Choose SLAB allocator Profiling support Kprobes
选择内存分配管理器，建议选择 支持系统评测，建议不选 探测工具，开发人员可以选择，建议不选
5．init目录
init子目录包含核心的初始化代码（注意， 不是系统的引导代码）。它包含两个文件 main.c和version.c，这是研究核心如何工 作的一个非常好的起点。
6．ipc目录
ipc子目录包含核心进程间的通信代码。 Linux下进程间通信机制主要包括管道、 信号、消息队列、共享内存、信号量、套 接口。
Physical 选择XIP后，内核存放的物理地址
Kexec system call
Kexec系统调用
4.2.4 网络协议支持相关选项
菜单选项（Networking Support）的子菜 单中包含一些网络协议支持的选项。
选项名 Networking options Amateur Radio support
arch子目录包括了所有和体系结构相关的 核心代码。它的每一个子目录都代表一种 支持的体系结构，例如arm子目录是关于 ARM平台下各种芯片兼容的代码。
Linux内核裁剪与编译
创建一个用于编译的内核目录，并配置相应的环境变量。
内核配置与选择
配置内核
01
使用make menuconfig或其他配置工具进行内核配置，选择所
需的特性和功能。
定制内核
02
根据实际需求，禁用不必要的模块和功能，以减小内核体积。
配置参数
03
在编译过程中，根据需要设置编译参数，如优化级别、编译器
选项等。
编译过程与注意事项
执行编译
在配置完成后，执行make命令开始 编译内核。
等待编译完成
编译过程可能需要较长时间，取决于 系统性能和内核大小。
注意事项
在编译过程中，注意观察日志信息， 以便及时发现和解决问题。
内核安装
编译完成后，按照系统要求进行内核 安装和引导配置。
04
内核编译优化
编译优化简介
-O3
在`-O2`的基础上，进一步开启更多的编译器优化选项。
-Os
以最小化代码大小为目标进行优化，适用于嵌入式系统等资源受限的环境。
-fPIC
生成位置无关代码，便于动态链接。
编译优化实践
根据目标硬件平台和性能 需求，选择合适的编译选 项。
关注内核代码质量，避免 过度优化导致代码可读性 和维护性下降。
优化内核
针对特定需求进行内核优化，如调整调度 策略、优化内存管理等，以提高系统的性 能和响应速度。
定制内核
根据需求分析结果，定制内核的功能和参 数，如禁用不必要的模块、开启特定功能 等。
案例三：使用第三方工具进行内核裁剪与编译
总结词
选择合适的第三方 工具
配置工具链
导入内核源码
自动裁剪与编译
使用第三方工具进行内 核裁剪与编译，可以借 助第三方工具的自动化 和智能化功能，提高内 核裁剪与编译的效率和 准确性。
linux内核裁剪
Linux内核的裁剪和移植的过程就是：根据硬件平台资源等需求来修改一套完整linux源码，添加与硬件资源等相关的功能模块，除去与硬件资源等不相关的功能模块，然后经过交叉编译生成简化的功能齐全的linux内核zImage。
Linux内核裁剪的必备工具：1、make menuconfig，基于图形界面的内核配置工具，可使配置linux内核更加便捷，为此需要安装libncurses5-dev软件包，这个软件包可在root用户下利用apt-get install libncurses5-dev命令来下载并安装。
2、arm-linux-gcc，交叉编译工具，将配置好的linux内核经过交叉编译生成zImage，使其可以在arm平台上运行。
为此需下载arm-linux-gcc-4.3.2.tgz 软件包，使用tar zxvf arm-linux-gcc-4.3.2.tgz -C /命令解压安装，安装完整后为相gcc命令一样使用arm-linux-gcc，则需要在系统环境变量中添加arm-linux-gcc的路径。
方法在.bashrc文件中添加export PATH=$PATH: /usr/local/arm/4.3.2/bin。
准备好以上两个工具之后即可完成对linux内核的裁剪，移植就是一个download 的过程。
Linux内核配置选项：1、下载linux-2.6.39源码，首先修改内核源码根目录的Makefile文件，将第195行修改为ARCH ?= arm ,此处修改说明linux内核将运行在arm平台上，将第196行修改为CROSS_COMPILE ?= /usr/local/arm/4.3.2/bin/arm-none-linux-gnueabi-, 此处指出使用arm-none-linux-gnueabi-对内核进行交叉编译，也可直接使用arm-linux-，但是在实际编译时提示无法找到arm-linux-编译不通过，原因暂时不明，因此将整个的编译器执行文件的路径给出。
linux操作系统的组成部分及功能
Linux操作系统的组成部分及功能如下：
1. 内核（Kernel）：内核是Linux操作系统的核心，负责管理系统的软硬件资源。
它实现了进程调度、内存管理、中断处理、异常陷阱处理等功能，还负责进程管理、进程通信机制、虚拟内存管理、文件系统驱动以及USB、网络、声音等各类设备驱动子系统。
内核控制整个计算机的运行，提供相应的硬件驱动程序、网络接口程序，并管理所有应用程序的执行。
2. Shell：Shell是系统的用户界面，提供了用户与内核进行交互操作的一种接口。
它接收用户输入的命令并把它送入内核去执行。
3. 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，主要体现在对文件和目录的组织上。
4. 应用程序：Linux应用程序辅助用户完成一些特定的任务，例如文本编辑器、编程语言、基于X Window架构的图形桌面系统、办公套装软件、Internet工具以及数据库等。
总的来说，Linux操作系统由内核、Shell、文件系统和应用程序四个部分组成，各部分协同工作，使得Linux能够高效地运行和管理计算机资源。
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接口。 虚拟文件系统隐藏了不同类型硬件的具体细节，为所有的硬件设备提供了一个标准的接口，
VFS提供了十多种不同类型的文件系统。
Linux内核裁剪移植——内核的主要组成部分 5
网络接口提供了对各种网络标准的存取和各种网络硬件的支持。 进程通信部分用于支持进程间各种不同的通信机制。 进程调度处于核心位置，内核的其他子系统都要依赖它，因为每个子系统都存在进程挂起或恢
Linux内核裁剪移植 ——内核的主要组成部分
Linux内核裁剪移植——内核的主要组成部分 2
内核，即操作系统。它为底层的可编程部件提供服务，为上层应用程序提供执行环境。 内核裁剪就是对这些功能进行裁剪，选取满足特定平台和需求的功能。不同的硬件平台对内核
要求也不同，因此从一个平台到另一个平台需要对内核进行重新配置和编译。 操作系统从一个平台过渡到另一个平台称为移植。 Linux是一款平台适应性且容易裁剪的操作系统，因此Linux在嵌入式系统得到了广泛的应用。
Linux内核裁剪移植——内核的主要组成部分 3
Linux内核主要的5个部分：进程调度、内存管理、虚拟文件系统、网络接口、进程通信。在系 统移植的时候，它们是内核的基本元素。
Linux内核裁剪移植——内核的主要组成部分 4
进程调度部分负责控制进程对CPU的访问。 内存管理允许多个进程安全地共享主内存区域。内存管理从逻核的主要组成部分 7
虚拟文件系统与网络接口之间的关系： ➢ 虚拟文件系统通过依赖网络接口支持网络文件系统（NFS） ➢ 也通过依赖内存管理支持RAMDISK设备。
内存管理与虚拟文件系统之间的关系： ➢ 内存管理利用虚拟文件系统支持交换 ➢ 交换进程定期地由调度程序调度，这也是内存管理依赖于进程调度的唯一原因。 ➢ 当一个进程存取的内存映射被换出时，内存管理将会向文件系统发出请求，同时，挂起当 前正在运行的进程。
复过程。
Linux内核裁剪移植——内核的主要组成部分 6
进程调度与内存管理之间的关系： ➢ 这两个子系统为互相依赖关系。 ➢ 在多道程序环境下，程序要运行必须为之创建进程，而创建进程首先就是要将程序和数据 装入内存。 ➢ 另外，内存管理子系统也存在进程的挂起和恢复过程。
进程间通信与内存管理之间的关系： ➢ 进程间通信子系统要依赖内存管理支持共享内存通信机制 ➢ 通过对共同的内存区域进行操作来达到通信的目的。