ARM-Linux内核知识点

ARM-Linux内核知识点

前言

这方面的知识点是计科有别于软件工程专业的知识，偏向计算机底层知识，也偏向硬件方面，本次参考教科书是《嵌入式系统设计与应用》。

一、概述

Linux操作系统是基于UNIX操作系统发展而来的一种克隆系统，它诞生于1991 年的 [Linux桌面] 10 月5 日（这是第一次正式向外公布的时间）。以后借助于Internet网络，并通过全世界各地计算机爱好者的共同努力，已成为今天世界上使用最多的一种UNIX 类操作系统，并且使用人数还在迅猛增长。

1. Linux是一个一体化内核系统
2. 内核指的是一个提供硬件抽象系统层、磁盘及文件系统控制、多任务等功能的系统软件，一个内核不是一套完整的操作系统
   

二、ARM-Linux内核的主要架构及功能

1. 进程管理：负责管理CPU资源，负责进程的创建和销毁

2. 内存管理（重要资源）

3. 虚拟文件系统：用于对外设的驱动和存储，隐藏了各种硬件的具体细节

4. 进程间通信：不同进程之间的通信是操作系统的基本功能之一

5. 网络管理：提供各种网络标准的存取和各种网络硬件的支持，负责管理系统的设备。

   网络接口
       网络设备驱动程序
       网络协议
   

三、Linux内核源码目录结构

1. arch目录：包括所有和体系结构相关的核心代码

2. include目录：包含编译核心所需要的大部分头文件

3. init目录：包含核心的初始化代码

4. mm目录：包含了所有的内存管理代码

5. drivers目录：系统所有的设备驱动程序

6. ipc目录：包含了核心进程间的通信代码

7. modules目录：存放了已建好的、可动态加载的模块

8. fs目录：存放Linux支持的文件系统代码

9. kernel目录：存放内核管理的核心代码

10. net目录：核心的网络部分代码

11. lib目录：核心的库代码

12. scripts目录：包含用于配置核心的脚本文件
    

四、ARM-Linux进程管理

1. 调度策略模块
2. 与体系结构相关调度器模块
3. 独立体系结构调度器模块
4. 系统调用接口模块

五、进程的创建

1. fork()
   - fork()创建的进程不会共享父进程的任何资源
   子进程会完全复制父进程的资源，也就是说父子进程是相对独立

2. vfork()
   CLONE_VFORK标志使得子进程先于父进程执行，父进程会阻塞子进程结束或执行新的程序
   CLONE_VM标志是的子进程可以共享父进程的内存空间（父进程的页表项除外）

3. clone()
   通常用于创建轻量级进程
   
   

六、进程、线程和内核线程

1. 进程：系统分配的基本单位

2. 线程：程序独立运行的基本单位（也称为小型进程）

3. 内核线程：内核中特殊的线程

4. task_struct数据结构表示，do_fork()函数来创建
   

七、进程的执行（exec函数族）

execl()
execv()
execle()
execlp()
execvp()
头文件（#include）

八、总结构图