Linux内核概述
利用《Grub的概述》引导器，我们终于可以加载内核了。如何获取，编译，修改，发布，是程序员的必修课程。
Linux源码获取
可以在官网下载，这里使用linux-4.15，其包含的内容：
- arch：体系结构相关的代码，每一个子目录代表一种架构
- block：块设备的通用函数
- crypot：常用加密和散列算法、压缩和CRC校核算法
- fs：Linux支持的文件系统，每一个子目录代表一种文件系统
- include：内核头文件：基本头文件（include/linux ）、驱动或功能部件头文件（例：include/mtd )、体系相关头文件（linux/asm-arm )
- driver：所有的驱动程序，每一个子目录代表一类驱动程序
- init：内核的初始化程序，其中main.c中的start_kernel函数是内核引导后执行的第一个函数
- ipc：进程间的通信代码
- kernel：内核管理的核心代码，与体系相关的代码在/arch/$(ARCH)/kernel
- lib：内核用到的库函数，与处理器相关的库函数位于/arch/$(ARCH)/lib
- mm：内存管理代码，与处理器体系相关的位于/arch/$(ARCH)/mm
- net：与网络相关的代码，每一个子目录对应于网络的一个方面
- security：安全、密钥相关的代码
- sound：音频相关的驱动程序
- usr：用来制作一个压缩的cpio归档文件：initrd的镜像，它可以作为内核启动后挂载的第一个文件系统
- script：用于配置、编译内核的脚本文件
- Document：内核文档
内核的编译
最权威的参考资料：/Documentation/Kbuild/makefiles.txt
- 顶层Makefile 总体上控制着内核的编译
- arch/$(ARCH)/Makefile 决定哪些和体系相关的代码参加编译
- .config 配置文件，内核配置时产生，所有的Makefile都根据这个文件编译内核（包括顶层的和各分成的Makefile）
- scripts/Makefile.* Makefile公用的通用规则、脚本等
- */Makefile 负责该目录下文件的编译
编译哪些文件
顶层Makefile决定哪些目录中的文件将编译进内核。
init-y := init/
drivers-y := drivers/ sound/ firmware/
net-y := net/
libs-y := lib/
core-y := usr/
...
core-y += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/顶层Makefile将13个子目录分成5个部分：init-y、drivers-y、net-y、libs-y、core-y顶层通过下列语句包含和体系架构有关的Makefile。其中/arch比较特殊， .config文件中，用户配置$(ARCH)参数，来决定其Makefile的。
关于.config文件的生成
内核配置工具读取各个Kconfig文件，生成配置界面共开放人员配置内核，最后生成配置文件.config。
关于Kconfig的最权威资料在/Documentations/Kbuild/kconfig-language.txt
观察.config文件会发现变量的值主要有两种y、m，各级的Makefile将会根据这些变量的值来决定编译哪些文件，同时是编译进内核，还是作为内核模块存在。
- obj-y中定义的.o文件将由当前目录下的.c、.S文件及子目录下的build-in.o文件编译连接得到的。
- obj-m中定义的.o文件是由的当前目录下的.c、.S文件编译生成，它们不会与build-in.o一起编译进入内核。而是被编译成.ko文件，作为模块存在。
当.o文件由单个文件编译而成时，用下面的语句：
obj-$(CONFIG_ISDN_PPP_BSDCOMP) += isdn_bsdcomp.o当.o文件由多种文件编译而成时，用下面的语句：
obj-$(CONFIG_ISDN) +=isdn.o
isdn-objs := isdn_net_lib.o isdn_v110.o isdn_commen.o内核的开发
以linux中的驱动为例，其一般都放在 linux-4.15/drivers/ 目录下，因此在这个目录中创建一个hello文件夹。
$ cd drivers
$ mkdir hello
首先是源码，在hello文件夹中创建源文件hello.c
#include
#include
// 当驱动被加载的时候，执行此函数
static int __init hello_init(void)
{
printk(KERN_ALERT "welcome, hello\n");
return 0;
}
// 当驱动被卸载的时候，执行此函数
static void __exit hello_exit(void)
{
printk(KERN_ALERT "bye, hello\n");
}
// 版权声明
MODULE_LICENSE("GPL");
// 以下两个函数属于 Linux 的驱动框架，只要把驱动两个函数地址注册进去即可。
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
有两个小地方注意一下：
在内核中，打印函数是 printk，而不是 printf;
打印信息的级别有好几个，从 DEBUG 到 EMERG，这里使用的是 KERN_ALERT，方便查看打印信息。
Linux内核整体结构已经很庞大，包含了很多的组件，而对于我们工程师而言，有两种方法将需要的功能包含进内核当中。
- 将所有的功能都编译进Linux内核。
- 将需要的功能编译成模块，在需要的时候动态地添加。
全局编译
创建 Kconfig 文件这个文件是用来对内核进行配置的，当执行 make menuconfig 指令的时候，这个文件就被解析。
config HELLO
tristate "hello driver"
help
just a simplest driver.
default y它登记在 linux-4.15/drivers/Kconfig 文件的末尾
source "drivers/hello/Kconfig"
endmenu // 加在这一句的上面执行下面的命令，重新编译。
make distclean
make ARCH=x86_64 defconfig
make ARCH=x86_64 menuconfig
可以看到 hello driver 前面显示的是型号 *，这表示：该驱动将会编译进内核。
然后创建Makefile文件
obj-$(CONFIG_HELLO) += hello.o
##CONFIG_HELLO 可以看做一个变量，在编译的时候，这个变量的值可能是：y, n 或者 m。
##在刚才的 Kconfig 参数配置中，CONFIG_HELLO 被设置为 y，于是这句话就被翻译成： obj-y += hello，表示把 hello 驱动编译进内核。再把hello目录，加入到driver的Makefile中
obj-$(CONFIG_HELLO) += hello/
万事俱备，只欠编译！依次执行如下指令：
make编译为驱动模块
编译为驱动模块，也有两种 操作方式：
在执行 make ARCH=x86_64 menuconfig 指令的时候，把 hello 配置成 M;
然后在 linux-4.15 中执行编译模块指令：make -j4 modules。
编译成功之后，就可以得到文件： linux-4.15/drivers/hello/hello.ko。
这样的编译指令，是把所有的模块都编译了一次(在输出信息中，可以看到编译了很多模块)。
只编译 hello 这一个驱动模块
另外一种编译驱动模块的方式是：进入hello目录，只编译这一个驱动模块。
这种编译方法，就需要修改hello目录下的Makefile文件了，内容如下：
可以把 hello 目录下的所有文件删除，只保留源文件 hello.c，然后新建 Makefile 文件。
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m := hello.o
else
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNEL_PATH) M=$(PWD) clean
endif然后，在hello文件夹中执行make指令，即可得到驱动模块 hello.ko 。
验证
## 加载驱动
sudo insmod ./hello.ko
## 可以看到welcome, hello
dmesg
## 卸载驱动
sudo rmmod hello
## 可以看到bye,hello
dmesg主要参考
《Linux内核源码组织结构》
《Linux驱动实践：带你一步一步编译内核驱动程序 》