Linux 核心--15.Linux内核资源

第十四章　Linux核心资源

本章主要描叙寻找某个特殊核心函数时用到的Linux核心资源。

本书并不要求读者具有C编程语言的能力或者拥有Linux核心源代码来理解Linux核心工作原理。但是如果　对核心源代码进行阅读将加深对Linux操作系统的理解。本章提供了一个核心源代码的综述。

从哪里得到Linux核心源码
所有主要Linux分发版本（如Craftworks，Debian，Slackware，Redhat）都包含了源码在内。通常安装在　你的Linux系统核心就是从这些源码中构造出来的。由于一些显然的因素，这些源码都或多或少有点过期。你可以在www-appendix一章中的那些WEB站点中得到最新的版本。这些站点包括ftp://ftp.cs.helsinki.fi　以及所有其他镜象站点中。helsinki的这个WEB站点上的Linux源码显然是最新的但是MIT和Sunsite中的也　不会差太远。
如果你无法访问这些WEB站点，有许多CD　ROM厂商以非常合理的价格提供了这些WEB站点的镜象光盘。有些　厂商还提供每季度甚至每个月更新的订购服务。另外你所在的本地Linux用户组也是一个很好的资源。

Linux核心代码的版本编号很简单。任何偶数编号的核心（如2.0.30）都是稳定的发行版而记数编号的核心　（如2.1.42）都是正在开发的核心。本书基于稳定的2.0.30版本。开发版的核心具有所有最新的特征并支持　最新的设备。尽管它们不是你所希望的那样稳定，但是对于Linux用户团体来说试用新核心是非常重要的。因为他们将完成这些评测工作。当试用非发行版本核心时备份系统总是有好处的。

核心的修改以patch文件来分发。而patch实用程序被用来对一些核心源码进行编辑。例如如果现在你已经　有了2.0.39的核心代码但是你想升级到2.0.30，那么你在取得2.0.30补丁文件后可以实用以下命令来修改　现存核心：

$　cd　/usr/src/linux
$　patch　-p1　<　patch-2.0.30

一个收集核心补丁的站点是http://www.linuxhq.com 。

核心源码的组织
核心源码的顶层是/usr/src/linux目录，在此目录下你可以看到大量子目录：

arch
这个子目录包含了所有体系结构相关的核心代码。它还包含每种支持的体系结构的子目录，如i386 。
include
这个目录包括了用来重构核心的大多数include文件。对于每种支持的体系结构分别有一个子目录。此目录中的asm子目录中是对应某种处理器的符号连接，如include/asm-i386 。要修改处理器结构　则只需编辑核心的makefile并重新运行Linux核心配置程序。
init
此目录包含核心启动代码。
mm
此目录包含了所有的内存管理代码。与具体体系结构相关的内存管理代码位于arch/*/mm目录下，　如arch/i386/mm/fault.c。
drivers
系统中所有的设备驱动都位于此目录中。它又进一步划分成几类设备驱动，如block 。
ipc
此目录包含了核心的进程间通讯代码。
modules
此目录仅仅包含已建好的模块。
fs
所有的文件系统代码。它也被划分成对应不同文件系统的子目录，如vfat和ext2 。
kernel
主要核心代码。同时与处理器结构相关代码都放在arch/*/kernel目录下。
net
核心的网络部分代码。
lib
此目录包含了核心的库代码。与处理器结构相关库代码被放在arch/*/lib/目录下。
scripts
此目录包含用于配置核心的脚本文件（如awk和tk脚本）。

从哪里入手
阅读象Linux核心代码这样的复杂程序令人望而生畏。它象一个越滚越大的雪球。阅读核心某个部分经常要　用到好几个其他的相关文件，不久你将会忘记你原来在干什么。本小节将给出一些提示。

系统启动与初始化
在基于intel的系统上，Linux可以通过loadlin.exe或者LILO将核心载入内存并将控制传递给它。这部分程序　位于arch/i386/kerneld/head.S 。此文件完成一些处理器相关操作并跳转到init/main.c中的main()例程。

内存管理
这部分代码主要位于mm目录中但其处理器结构相关部分被放在arch/*/mm中。页面出错处理代码位于mm下的　memory.c文件中而内存映射与页面cache代码位于filemap.c中。buffer　cache则在mm/buffer.c中实现，　swap　cache位于mm/swap_state.c和mm/swapfile.c中。

核心
大多数通用代码位于kernel目录下而处理器相关代码被放在arch/*/kernel中。调度器位于kernel/sched.c　而fork代码位于kernel/fork.c中。底层部分处理代码位于include/linux/interrupt.h中。task_struct的　描叙则在/linux/sched.h中可以找到。

PCI
PCI伪设备驱动位于drivers/pci/pci.c且其系统通用定义放在include/linux/pci.h中。每个处理器结构　具有特殊的PCI　BIOS代码，Alpha　AXP的位于arch/alpha/kernel/bios32.c中。

进程间通讯
所有这些代码都在ipc目录中。系统V　IPC对象都包含一个ipc_perm结构，它在include/linux/ipc.h中描叙。系统V消息在ipc/msg.c中实现，共享内存在ipc/shm.c而信号灯位于ipc/sem.c中。管道在ipc/pipe.c中实现。

中断处理
核心的中断处理代码总是与微处理器结构相关。Intel系统的中断处理代码位于arch/i386/kernel/irq.c中，　其定义位于include/asm-i386/irq.h中。

设备驱动
Linux核心源码的大多数都是设备驱动。所有Linux的设备驱动源码都放在drivers目录中并分成以下几类：

/block
块设备驱动包括IDE（在ide.c中）驱动。如果你想寻找这些可包含文件系统的设备的初始化过程　则应该在drivers/block/genhd.c中的device_setup() 。当安装一个nfs文件系统时不但要初始化　硬盘还需初始化网络。块设备包括IDE与SCSI设备。

/char
此目录包含字符设备的驱动，如ttys，串行口以及鼠标。

/cdrom
包含所有Linux　CDROM代码。在这里可以找到某些特殊的CDROM设备（如Soundblaster　CDROM）。IDE接口的CD驱动位于drivers/block/ide-cd.c中而SCSI　CD驱动位于drivers/scsi/scsi.c中。

/pci
它包含了PCI伪设备驱动源码。这里可以找到关于PCI子系统映射与初始化的代码。另外位于　arch/alpha/kernel/bios32.c中的Alpha　AXP　PCI补丁代码也值得一读。

/scsi
这里可以找到所有的SCSI代码以及Linux支持的SCSI　设备的设备驱动。

/net
包含网络驱动源码，如tulip.c中的DECChip　21040　PCI以太网驱动。

/sound
所有的声卡驱动源码。

文件系统
EXT2文件系统的源码位于fs/ext2中，其数据结构定义位于include/linux/ext2_fs.h,　ext2_fs_i.h　以及　ext2_fs_sb.h中。虚拟文件系统数据结构在include/linux/fs.h中描叙且其代码在fs/*中。buffer　cache　和update核心后台进程在fs/buffer.c中实现。

网络
网络代码位于net目录而大多数包含文件位于include/net中。BSD套接口代码位于net/socket.c中。IPV4的　INET套接口代码位于net/ipv4/af_inet.c中。通用协议支撑代码（包括sk_buff处理过程）位于net/core中，　同时TCP/IP网络代码位于net/ipv4中。网络设备驱动位于drivers/net中。

模块
核心模块代码部分位于核心中部分位于modules包中。核心代码位于kernel/modules.c且其数据结构与核心　后台进程kerneld消息位于include/linux/module.h和include/linux/kerneld.h目录中。同时必要时需查阅　include/linux/elf.h中的ELF文件格式。