【Linux内核源码剖析】内核源码的组织结构

---

前言

如果说CPU是计算机硬件的心脏，那么操作系统的内核就是整个计算机系统的心脏，或者说是最高管理机构。。。

---

一、Linux内核的特征

1. Linux内核组织形式为整体式、开放式结构，也就是说整个内核有许多个过程组成，每个过程可以单独编译。特点：内部结构简单，工作效率高。
2. 进程调度方式简单而有效。
3. 支持内核线程（守护进程），在后台运行的线程。
4. 支持多种平台的虚拟内存管理。
5. 内核有自己特殊的虚拟文件系统。
6. 模块机制，使得内核保持独立，又容易扩充。
7. 增加了系统调用，内核也允许用户自己添加系统调用。
8. 面向对象。

二、为什么要学Linux内核

1. 提升研发出高水平软件；
2. 开发自己的操作系统；
3. 有助于计算机科学领域研究；
4. Linux系统性能优化；

三、Linux操作系统结构

1. Linux内核在系统中的位置

Linux内核并不是孤立，要把它放到整个系统中去研究更容易理解，如下图所示内核在操作系统中的位置。

2. Linux内核子系统之间的关系

Linux内核由五大主要子系统组成，它们之间的关系为：

3. 系统主要的数据结构

在Linux内核中，有些使用频度较高的数据结构有：

1. task_struct：代表一个进程数据结构指针形成一个task数组。
2. mm_struct：代表进程的虚拟内存。
3. inode：代表虚拟文件系统中的文件、目录等对应的索引节点（inode）。

三、Linux内核源码目录组织结构

Linux内核版本有两种：稳定版和开发版，Linux内核版本号由三组数字组成。
第一组数字：目前发布的内核主版本；
第二组数字：偶数表示稳定版本，奇数表示开发中版本；
第三组数字：错误修补次数。

例如：Linux3.4.31

第一组数字：3，主版本号；
第二组数字：4， 次版本号，表示稳定版本（因为是偶数）；
第三组数字：31，修订版本号，表示修改的次数，头两个数字全在一起可以描述内核系列。

为了深入地了解Linux的实现机制，还必须阅读Linux的内核源代码，下面是对有关源代码的介绍。内核源代码的版本多，对不同的内核版本，系统调用一般是相同的。新版本也许可以增加一个新的系统调用，在大多数情况下，设备文件将仍然相同，而另一方面，版本之间的内部接口有所变化。

本系列文章以Linux4.4.4版本为例。

arch目录：不同平台体系相关代码；
block目录：块设备驱动；
certs目录：与认证和签名相关代码；
crypto目录：内核常用加密。压缩算法等代码；
Documentation目录：描述模块功能和协议规范代码；
Drivers目录 ：驱动程序（USB总线、PCI总线、显卡驱动等）；
firmware目录 ： 主要是一些二进制固件；
fs目录 ： 虚拟文件系统代码；
include目录 ：内核源码依赖的绝大部分头文件；
init目录 ：内核初始化代码，联系到内存各个组件入口；
ipc目录：进程间通信实现，比如共享内存、信号量、匿名管道等；
kernel目录 ：内核核心代码，包括进程管理、IRQ、时间等；
lib目录：C标准库的子集；
mm目录： 内存管理相关实现；
net目录： 网络协议代码，比如TCP、IPv6、WiFi、以太网实现等等；
samples目录： 内核实例代码；
scripts目录： 编译和配置内核所需脚本；perl/bash；
security目录： 内核安全模型相关代码；如selinux
sound目录： 声卡驱动源码；
tools目录： 与内核交互；
usr目录： 用户打包和压缩内核的实现源码；
virt目录： /kvm虚拟化目录相关支持实现；