學習Linux，這些內核常識你應該要知道
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1、到底什么是操作系統(tǒng)
(1)linux、windows、android、ucos就是操作系統(tǒng);
(2)操作系統(tǒng)本質上是一個程序，由很多個源文件構成，需要編譯連接成操作系統(tǒng)程序(vmlinz、zImage);
(3)操作系統(tǒng)的主要作用就是管理計算機硬件，給應用程序提供一個運行環(huán)境。
2、操作系統(tǒng)核心功能(管理資源)
(1)內存管理
如果沒有操作系統(tǒng)，內存需要程序自己來管理。譬如在uboot中要使用哪塊內存，由程序自己決定的，沒有注冊也沒有限制。此時如果程序不小心把同一塊內存重復使用，就會出現(xiàn)程序邏輯錯誤。
有了操作系統(tǒng)之后，操作系統(tǒng)負責管控所有的內存。應用程序需要使用內存時，都要向操作系統(tǒng)去申請和注冊，由操作系統(tǒng)的內存管理模塊來分配內存。這樣好處是可以保證內存使用不會沖突。
(2)進程調度
操作系統(tǒng)下支持多個應用程序同時運行，這是宏觀上的并行。實際上在單核心CPU上微觀上是不能并行的，宏觀上的并行就是操作系統(tǒng)提供的分時復用機制。操作系統(tǒng)的進程調度模塊負責在各個進程之間進行切換。
(3)硬件設備管理
沒有操作系統(tǒng)時，控制任何硬件都要自己寫代碼，有了操作系統(tǒng)后操作系統(tǒng)本身會去控制各個硬件，應用程序就不用考慮硬件的具體細節(jié)了。
操作系統(tǒng)的硬件設備管理模塊就是驅動模塊。
(4)文件系統(tǒng)
文件系統(tǒng)是管理存儲設備的一種方式。存儲設備由很多扇區(qū)組成，每個扇區(qū)有512/1024/2048/4096字節(jié)，存儲設備以扇區(qū)為單位進行讀寫。如果沒有文件系統(tǒng)，程序要自己去讀寫扇區(qū)，就得記得哪個文件在哪個扇區(qū)。有了文件系統(tǒng)之后，我們不用再關注某個文件在物理磁盤的哪個扇區(qū)，只用關注文件系統(tǒng)中的目錄和文件名。
3、操作系統(tǒng)擴展功能
(1)協(xié)議棧
(2)有用的應用程序包
應用程序本身不屬于操作系統(tǒng)內核的一部分。
應用程序是給人用的，面向某種功能的，譬如ping程序用來測試網(wǎng)絡是否聯(lián)通，ifconfig程序用來配置網(wǎng)卡。
4、內核和發(fā)行版的區(qū)別
(1)內核是操作系統(tǒng)內核的簡稱。
內核負責實現(xiàn)操作系統(tǒng)的核心功能，內核不包括應用程序。
因此只有內核是無法使用的，因為做任何事情都是通過相應的應用程序來完成的。
賣操作系統(tǒng)的人把內核和一些常用的應用程序打包在一起提供給普通用戶，這就是操作系統(tǒng)的發(fā)行版(也就是普通意義上的操作系統(tǒng))。
(2)內核只有一個(www.kernel.org)，發(fā)行版有很多(集成不同的應用程序，譬如ubuntu、redhat、suse、centos……)。
二、內核和驅動的關聯(lián)
1、學習linux的思路
(1)對龐大的整體要有個認識。學習路線就是先建立框架和整體，然后逐漸去學習各個細節(jié)部分，逐步細化。
(2)對各分層的作用要清楚。
(3)對層次間的關聯(lián)和互相調用要理解。
2、驅動屬于內核的一部分
(1)驅動就是內核中的硬件設備管理模塊，屬于發(fā)展非常活躍的部分。
(2)驅動工作在內核態(tài)(cpu在跑操作系統(tǒng))(與用戶態(tài)(cpu在跑應用程序)的區(qū)別：權限不同)
(3)驅動程序故障可能導致整個內核崩潰。
(4)驅動程序漏洞會使內核不安全。
三、內核和應用程序、根文件系統(tǒng)的關聯(lián)
1、應用和內核的關系
(1)應用程序不屬于內核，而是在內核之上的;
(2)應用程序工作在用戶態(tài)，是受限制的;
(3)應用程序故障不會導致內核崩潰;
(4)應用程序通過內核定義的API接口來調用內核工作
(5)總結：應用程序是最終目標，內核就是為應用程序提供底層資源管理的服務員
2、內核和根文件系統(tǒng)
(1)根文件系統(tǒng)提供根目錄;屬于內核?NO!
(2)進程1存放在根文件系統(tǒng)中，進程1會使得內核態(tài)變?yōu)橛脩魬B(tài)。
(3)內核啟動最后會去裝載根文件系統(tǒng);
(4)總結：根文件系統(tǒng)為操作系統(tǒng)啟動提供了很多必備的資源，如根目錄、進程1。
四、linux內核的模塊化設計
1、什么是模塊化設計
(1)因為linux內核很龐大，代碼量很大、東西很多，如果設計時完全設計成一體(各個文件、各個函數(shù)之間緊耦合)，復雜度超出了人所能理解的范圍。所以模塊化設計是一種必要。
(2)模塊化設計就是內核中各個功能模塊在代碼上是彼此獨立的，譬如說調度系統(tǒng)和內存管理系統(tǒng)之間并沒有全局變量的互相引用，甚至函數(shù)互相調用也很少，就算有也是遵循一個接口規(guī)范的。模塊化設計的目的就是實現(xiàn)功能模塊的松耦合。
2、模塊化設計的體現(xiàn)
(1)配置時可裁剪。linux內核在編譯之前可以進行配置，配置時可以選擇將組成內核的成千上萬個模塊每一個要或者不要。要了之后還有更多的一些細節(jié)的配置。
(2)模塊化編譯和安裝。為了操作方便，從靜態(tài)的升級逐漸變成了動態(tài)的升級(不需要重啟系統(tǒng)，更不需要重新燒錄系統(tǒng))。這種動態(tài)的升級也是由模塊化來支持的。
(3)源碼中使用條件編譯。這種在uboot中已經(jīng)見過了。
3、模塊化設計的好處
(1)功能可裁剪、靈活性;
(2)可擴展性(動態(tài)安裝卸載、新硬件支持);
(3)利于協(xié)作;
4、模塊化設計是一種普遍性的系統(tǒng)設計原則
五、選擇合適版本的內核
1、linux內核版本變遷簡史
(1)linux0.01。初版
(2)linux0.11。很多講linux內核源代碼解析的書都是以這個版本為原本來講?！秷D解linux內核設計的藝術》
(3)linux2.4。比較接近現(xiàn)代的版本，很多經(jīng)典的書都是以2.4版本內核為參照的，譬如《LDD3》。
linux2.4的晚期內核在前幾年還會經(jīng)常碰到有用的。
(4)linux2.6早期。2.6的早期和2.4晚期內核挺像的。
(5)linux2.6晚期。2.6的晚期內核較早期內核有一些改變，尤其是驅動相關的部分和一些頭文件的位置。2.6的晚期內核目前還算是比較主流。
(6)linux3.x 4.x
2、如何選擇合適的內核版本
(1)并不是越新版本的內核越好;
(2)選擇SoC廠家移植版本會減少工作量。
3、S5PV210適用的內核版本
(1)2.6.35.7 + android2.3/QT4.8.3
(2)3.0.8 + android4.0
4、本課程使用2.6.35.7版本內核講解
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