linux 内核开发

linux的体系结构

从大的方面可以分为用户空间（User Space）和内核空间（Kernal Space）。

用户空间

• C库
• 用户应用程序
• shell（某些体系包含）

内核空间

• 硬件平台
• 平台依赖代码
• 内核
• 系统调用接口

系统分层

从程序员的角度：

将 linux 底层和和应用分开，将 linux 底层和应用分开，做应用的做应用，做底层的做底层，各干各的。经济学的基本原理是，分工产生效率。

从安全的角度：

为了保护内核。

以 ARM 为例：ARM 实现了 7 种工作模式，不同模式下 CPU 可以执行的指令或者访问的寄存器不同：
(1)用户模式 usr
(2)系统模式 sys
(3)管理模式 svc
(4)快速中断 fiq
(5)外部中断irq
(6)数据访问终止 abt
(7)未定义指令异常。
如果任何一个上层应用都可以调用都可以调用寄存器，那样肯定是无法稳定执行的。而且因为出现了这个问题，出现了一个新的学科“现代操作系统”。

linux内核结构

SCI 层（System Call Interface），这一层是给应用用户空间提供一套标准的系统调用函
数来访问 Linux。前面分析 Linux 体系结构的时候，介绍过任何一类现代操作系统都不会允许
上层应用直接访问底层，在 Linux 中，内核提供了一套标准接口，上层应用就可以通过这一套
标准接口来访问底层。

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PM（Procees Management），这一部分包括具体创建创建进程（fork、exec）,停止进
程（kill、exit）,并控制他们之间的通信（signal 等）。还包括进程调度，控制活动进程如何共
享 CPU。这一部分是 Linux 已经做好的，在写驱动的时候，只需要调用对应的函数即可实现这
些功能，例如创建进程、进程通信等等。

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MM（Memory Management），内存管理的主要作用是控制多个进程安全的共享内存
区域。

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VFS（Virtual File Systems），虚拟文件系统，隐藏各种文件系统的具体细节，为文件操
作提供统一的接口。在 Linux 中“一切皆文件”，这些文件就是通过 VFS 来实现的。Linux 提
供了一个大的通用模型，使这个模型包含了所有文件系统功能的集合。如下图所示，是一个虚
拟文件系统的结构图。

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Device Drivers 设备驱动，这一部分就是需要学习和掌握的。Linux 内核中有大量的代码在设备驱动程序部分，用于控制特定的硬件设备。

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Linux 驱动一般分为网络设备、块设备、字符设备、杂项设备，需要编写的只有字符设备，杂项设备是不容易归类的一种驱动，杂项设备和字符设备有很多重合的地方。

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网络协议栈，Linux 内核中提供了丰富的网络协议实现。

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