第二章：Linux内核与根文件系统

一、linux内核

1、内核的作用

• 进程的管理和进程的通信：进程的创建和删除、进程之间的优先级抢占、进程间的通信。
• 内存管理：内存分配算法，每个进程的内存空间是有linux进行分配。
• 支持的文件系统，cat /proc/filesystems
• 设备的管理，聚焦到linux驱动：字符设备、块设备、网络设备、中断、内核时钟等。
• 网络协议：TCP/IP

2、Linux内核的官网：https://www.kernel.org

3、输出信息

GEC6818#dmesg                      //打印内核的调试信息

GEC6818#dmesg | tail -100      //打印末尾100行的内核调试信息

1）它只是用CPU0进行linux内核

[    0.000000] Booting Linux on physical CPU 0

2）告诉当前linux内核的版本是3.4.39-gec，使用到的编译器gcc 4.8，内核编译生成时间

[    0.000000] Linux version 3.4.39-gec (root@ubuntu) (gcc version 4.8 (GCC) ) #8 SMP PREEMPT Thu Jan 17 00:57:42 PST 2019

3）当前CPU的型号

[    0.000000] Machine: s5p6818

4）初始化时钟

[    0.000000] GEC6818 : done board initialize ...

[    0.000000] CPU : Clock Generator= 58 EA, DVFS = support, PLL.1

[    0.000000] PLL : [0] =  800000000, [1] =  800000000, [2] =  780000000, [3] =  800000000

[    0.000000] (0) PLL1: CPU  FCLK =  800000000, HCLK = 200000000 (G0)

[    0.000000] (7) PLL1: CPU  FCLK =  800000000, HCLK = 200000000 (G1)

[    0.000000] (2) PLL3: MEM  FCLK =  800000000, DCLK = 800000000, BCLK = 400000000, PCLK = 200000000

[    0.000000] (1) PLL0: BUS  BCLK =  400000000, PCLK = 200000000

[    0.000000] (8) PLL0: CCI4 BCLK =  400000000, PCLK = 200000000

[    0.000000] (3) PLL0: G3D  BCLK =  400000000

[    0.000000] (4) PLL0: CODA BCLK =  400000000, PCLK = 200000000

[    0.000000] (5) PLL0: DISP BCLK =  400000000, PCLK = 200000000

[    0.000000] (6) PLL0: HDMI PCLK =  133333333

5）uboot传递给内核的信息

[    0.000000] Kernel command line: console=ttySAC0,115200n8 androidboot.hardware=GEC6818 androidboot.console=ttySAC0 androidboot.serialno=0123456789abcdef initrd=0x49000000,0x1000000 lcd=at070tn92 tp=gslx680-linux root=/dev/mmcblk0p2 rw rootfstype=ext4

6）内存管理

[    0.000000] Memory: 1024MB = 1024MB total

[    0.000000] Memory: 810732k/810732k available, 237844k reserved, 272384K highmem

[    0.000000] Virtual kernel memory layout:

[    0.000000]     vector  : 0xffff0000 - 0xffff1000   (   4 kB)

[    0.000000]     fixmap  : 0xfff00000 - 0xfffe0000   ( 896 kB)

[    0.000000]     vmalloc : 0xef800000 - 0xfee00000   ( 246 MB)

[    0.000000]     lowmem  : 0xc0000000 - 0xef600000   ( 758 MB)

[    0.000000]     pkmap   : 0xbfe00000 - 0xc0000000   (   2 MB)

[    0.000000]     modules : 0xbf000000 - 0xbfe00000   (  14 MB)

[    0.000000]       .text : 0xc0008000 - 0xc0a63748   (10606 kB)

[    0.000000]       .init : 0xc0a64000 - 0xc0aa1100   ( 245 kB)

[    0.000000]       .data : 0xc0aa2000 - 0xc0b3eae0   ( 627 kB)

[    0.000000]        .bss : 0xc0b3eb04 - 0xc0d1f288   (1922 kB)

7）设备管理，初始化各种硬件（gpio、串口、i2c、网络硬件、usb....），加载各个硬件的驱动

[    0.000000] GIC   @f0009000: start   0 (gic 31)

[    0.000000] GPIO  @f001a000: start 106, mask 0xffffffff (gpio 85)

[    0.000000] GPIO  @f001b000: start 138, mask 0xffffffff (gpio 86)

[    0.000000] GPIO  @f001c000: start 170, mask 0xffffffff (gpio 87)

[    0.000000] GPIO  @f001d000: start 202, mask 0xffffffff (gpio 88)

[    0.000000] GPIO  @f001e000: start 234, mask 0xffffffff (gpio 89)

[    0.000000] ALIVE @f0010800: start 266, mask 0x000000ff (alive 36, num 6)

[    0.000000] timer.0: source,  10000000(HZ:1000), mult:3355443200

[    0.000000] timer.1: event ,  10000000(HZ:1000), mult:42949673

......

[    0.121000] mach: add amba device pl08xdmac.0

[    0.121000] mach: add amba device pl08xdmac.1

[    0.121000] mach: add device uart0

[    0.121000] mach: add device uart1

[    0.122000] mach: add device uart2

[    0.123000] mach: add device uart3

[    0.124000] mach: add device syncgen [2]

[    0.125000] mach: add device lcd

[    0.125000] mach: add device lvds

[    0.125000] mach: add device mipi

[    0.125000] mach: add device i2c bus (array:3)

[    0.125000] mach: add device Real Time Clock 

[    0.125000] mach: add device generic pwm (array:4)

[    0.125000] mach: add device generic gpio (array:6)

[    0.125000] mach: add device i2s (array:1)

[    0.125000] mach: add device spdif tx

[    0.125000] mach: add device usb_ehci

[    0.125000] mach: add device usb otg

[    0.126000] mach: add device ion-nxp

[    0.126000] mach: add device adc

......

8）挂载文件系统

[    2.659000] EXT4-fs (mmcblk0p2): mounted filesystem with ordered data mode. Opts: (null)

[    2.661000] VFS: Mounted root (ext4 filesystem) on device 179:2.

[    2.668000] devtmpfs: mounted

9）进入命令行

[root@GEC6818 /]#

二、根文件系统

1、什么是根文件系统

Linux内核挂载第一个文件系统，该文件系统是挂载到根目录下的文件系统，简称为“根文件系统”（rootfs），它其实就是一个容器，里面包含各种各样的文件与目录。

[root@GEC6818 /]#ls

bin sbin        lib  etc  home  mnt  proc  var  dev ......

1）linux的shell命令

         /bin，一般的shell命令

         /sbin，超级管理员就是root用户才能够使用的命令，这些命令都是跟硬件相关。

         /usr/bin，应用程序与工具

         /usr/sbin，shell命令和工具

2）设备节点

        /dev目录，里面是应用程序访问硬件的接口，里面只要字符设备和块设备的设备文件，网络设备是没有设备文件。

        Lcd设备，/dev/fb0

        触摸屏设备，/dev/input/event0

•  在做驱动程序编程时，该目录是我们的重点：

        [root@GEC6818 /]#ls -l /dev/fb0

        crw-rw----    1 root     root       29,   0 Jan  1  1970 /dev/fb0                  //c--->字符设备

         [root@GEC6818 /]#ls -l /dev/mmcblk0

         brw-rw----    1 root     root      179,   0 Jan  1  1970 /dev/mmcblk0       //--->块设备

3）系统的配置文件

      /etc目录：用户名、密码、主机名、网络配置、系统各种信息

4）实时反映linux系统的工作状态

     /proc目录

    .数字，PID进程编号和状态信息

    .version <版本信息>

[root@GEC6818 /proc]#cat version               //查看版本信息指令

Linux version 3.4.39-gec (root@ubuntu) (gcc version 4.8 (GCC) ) #8 SMP PREEMPT Thu Jan 17 00:57:42 PST 2019

  .cpuinfo

  [root@GEC6818 /proc]#cat cpuinfo                     //查看cpu信息指令

  Processor       : ARMv7 Processor rev 3 (v7l)

  processor       : 0

  BogoMIPS        : 1581.05

processor       : 1

BogoMIPS        : 1591.29

processor       : 2

BogoMIPS        : 1591.29

processor       : 3

BogoMIPS        : 1601.53

processor       : 4

BogoMIPS        : 1601.53

processor       : 5

BogoMIPS        : 1591.29

processor       : 6

BogoMIPS        : 1591.29

processor       : 7

BogoMIPS        : 1591.29

Features        : swp half thumb fastmult vfp edsp neon vfpv3 tls vfpv4

CPU implementer : 0x41

CPU architecture: 7

CPU variant     : 0x0

CPU part        : 0xd03

CPU revision    : 3

Hardware        : s5p6818

Revision        : 0000

Serial          : 0000000000000000

.meminfo <内存信息>

[root@GEC6818 /proc]#cat meminfo                   //查看内存信息指令

MemTotal:         827360 kB

MemFree:          804224 kB

Buffers:             924 kB

Cached:             2744 kB

SwapCached:            0 kB

Active:             1416 kB

Inactive:           2476 kB

Active(anon):        236 kB

Inactive(anon):        0 kB

Active(file):       1180 kB

Inactive(file):     2476 kB

Unevictable:           0 kB

Mlocked:               0 kB

HighTotal:        272384 kB

HighFree:         268364 kB

LowTotal:         554976 kB

LowFree:          535860 kB

SwapTotal:             0 kB

SwapFree:              0 kB

Dirty:                 0 kB

Writeback:             0 kB

AnonPages:           236 kB

Mapped:              800 kB

Shmem:                 0 kB

Slab:              10880 kB

SReclaimable:       4404 kB

SUnreclaim:         6476 kB

KernelStack:         736 kB

PageTables:           60 kB

NFS_Unstable:          0 kB

Bounce:                0 kB 

WritebackTmp:          0 kB

CommitLimit:      413680 kB

Committed_AS:       1096 kB

VmallocTotal:     251904 kB

VmallocUsed:        8280 kB

VmallocChunk:     235520 kB

.devices,设备信息                         /*** 重点，跟驱动编程相关 ***/

[root@GEC6818 /proc]#cat devices

Character devices:

  1 mem

  4 /dev/vc/0

  4 tty

  5 /dev/tty

  5 /dev/console

  5 /dev/ptmx

  5 ttyprintk

  7 vcs

 10 misc

 13 input

 14 sound

 21 sg

 29 fb

 81 video4linux

 86 ch

 89 i2c

108 ppp

116 alsa

128 ptm

136 pts

153 spi

166 ttyACM

180 usb

188 ttyUSB

189 usb_device

204 ttySAC

216 rfcomm

245 roccat

246 BaseRemoteCtl

247 ttyGS

248 usbmon

249 bsg

250 iio

251 ptp

252 pps

253 media

254 rtc

5）库的路径

/lib

/usr/lib

/usr/local/lib

6）系统的挂载

/mnt

7）设备驱动的详细信息

/sys

例如，触摸屏设备驱动的详细

[root@GEC6818 /sys/devices/virtual/rc/rc0/input1/event0]#cat uevent

MAJOR=13

MINOR=64

DEVNAME=input/event0