linux、内核源码、内核编译与配置、内核模块开发、内核启动流程

linux是如何组成的？
答：linux是由用户空间和内核空间组成的
为什么要划分用户空间和内核空间？
答：有关CPU体系结构，各处理器可以有多种模式，而LInux这样的划分是考虑到系统的
安全性，比如X86可以有4种模式RING0~RING3  RING0特权模式给LINUX内核空间RING3给用户空间
linux内核是如何组成的？
答：linux内核由SCI（System Call Interface）系统调用接口、PM（Process Management）进程管理、MM（Memory Management）内存管理、Arch、
VFS（Virtual File Systerm）虚拟文件系统、NS（Network Stack）网络协议栈、DD（Device Drivers） 设备驱动


linux 内核源代码

linux内核源代码是如何组成或目录结构？
答：   arc目录    存放一些与CPU体系结构相关的代码  其中第个CPU子目录以分解boot,mm,kerner等子目录
block目录    部分块设备驱动代码
crypto目录    加密、压缩、CRC校验算法
documentation    内核文档
drivers        设备驱动
fs        存放各种文件系统的实现代码
include        内核所需要的头文件。与平台无关的头文件入在include/linux子目录下，与平台相关的头文件则放在相应的子目录中
init        内核初始化代码
ipc        进程间通信的实现代码
kernel        Linux大多数关键的核心功能者是在这个目录实现（程序调度，进程控制，模块化）
lib        库文件代码
mm        与平台无关的内存管理，与平台相关的放在相应的arch/CPU目录    net        各种网络协议的实现代码，注意而不是驱动
samples     内核编程的范例
scripts        配置内核的脚本
security    SElinux的模块
sound        音频设备的驱动程序
usr        cpip命令实现程序
virt        内核虚拟机


内核配置与编译
一、清除
make clean    删除编译文件但保留配置文件
make mrproper    删除所有编译文件和配置文件
make distclean    删除编译文件、配置文件包括backup备份和patch补丁  
二、内核配置方式
make config    基于文本模式的交互式配置
make menuconfig    基于文本模式的菜单配置
make oldconfig    使用已有的配置文件（.config）,但配置时会询问新增的配置选项
make xconfig    图形化配置

三、make menuconfig一些说明或技巧
在括号中按“y”表示编译进内核，按“m”编译为模块，按“n”不选择，也可以按空格键进行选择
注意：内核编译时，编译进内核的“y”，和编译成模块的“m”是分步编译的

四、快速配置相应体系结构的内核配置
我们可以    到arch/$cpu/configs目录下copy相应的处理器型号的配置文件到内核源目录下替换.config文件

五、编译内核
1.
————————————————————————————
make zImage   注：zImage只能编译小于512k的内核
make bzImage
同样我们也可以编译时获取编译信息，可使用
make zImage V=1
make bzImage V=1
编译好的内核位于    arch/$cpu/boot/目录下
————————————————————————————


以上是编译内核make menuconfig时先“m”选项的编译  接下来到编译“y”模块，也就是编译模块
2.
make modules    编译内核模块
make modules_install    安装内核模块 ------>这个选项作用是将编译好的内核模块从内核源代码目录copy至/lib/modules下

六、制作init ramdisk
mkinitrd initrd-$version $version
/****  mkinitrd initrd-$(可改)version $version(不可改，因为这version是寻找/lib/modules/下相应的目录来制作)  ****/

七、内核安装
复制内核到相关目录下再作grub引导也就可以了
1.cp arch/$cpu/boot/bzImage /boot/vmlinux-$version
2.cp $initrd /boot/
3.修改引导器/etc/grub.conf(lio.conf)正确引导即可




#incldue <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

static int hello_init(void)
{
printk(KERN_WARNING"Hello,world!\n");
return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
printk(KERN_INFO"Good,world!\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

___________hello,world!范例___________________
一、必需模块函数
1.加载函数    module_init(hello_init);    通过module_init宏来指定
2.卸载函数    module_exit(hello_exit);    通过module_exit宏来指定

编译模块多使用makefile

二、可选模块函数
1.MODULE_LICENSE("*******");     许可证申明
2.MODULE_AUTHOR("********");    作者申明
3.MODELE_DESCRIPTION("***");    模块描述
4.MODULE_VERSION("V1.0");    模块版本
5.MODULE_ALIAS("*********");    模块别名

三、模块参数
通过宏module_param指定模块参数，模块参数用于在加载模块时传递参数模块
module_param(neme,type,perm);
name是模块参数名称
type是参数类型  type常见值：boot、int、charp(字符串型)
perm是参数访问权限 perm常见值：S_IRUGO、S_IWUSR
S_IRUGO:任何用户都对sys/module中出现的参数具有读权限
S_IWUSR:允许root用户修改/sys/module中出现的参数
/*****——————范例————————*******/
int a = 3;
char *st;
module_param(a,int,S_IRUGO);
module_param(st,charp,S_IRUGO);

/*********————结束——————**********/

/**********----makefile范例----*************/

ifneq    ($(KERNELRELFASE),)

obj-m    :=    hello.o    //这里m值多用 obj-(CONFIG_**)代替

else

KDIR    :=    /lib/modules/$version/build
all:
make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symyers
endif

/*****这里可以扩展多文件makefile 多个obj-m***********end***************/


/******模块参数*****/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
MODULE_LICENSE("GPL");

static char *name = "Junroc Jinx";
static int age = 30;

module_param(arg,int,S_IRUGO);
module_param(name,charp,S_IRUGO);

static int hello init(void)
{
printk(KERN_EMERG"Name:%s\n",name);
printk(KERN_EMERG"Age:%d\n",age);
return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
printk(KERN_INFA"Module Exit\n");
}

moduleJ_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
/****************/


----------------------------------------------------------------------------
/proc/kallsyms 文档记录了内核中所有导出的符号的名字与地址
什么是导出？
答：导出就是把模块依赖的符号导进内核，以便供给其它模块调用
为什么导出？
答：不导出依赖关系就解决不了，导入就失败

符号导出使用说明：
EXPORT_SYMBOL(符号名)
EXPORT_SYMBOL_GPL(符号名)
其中EXPORT_SYMBOL_GPL只能用于包含GPL许可证的模块

模块版本不匹配问题的解决：
1、使用 modprobe --force-modversion    强行插入
2、确保编译内核模块时，所依赖的内核代码版本等同于当前正在运行的内核   uname -r
----------------------------------------------------------------------
printk内核打印：
printk允许根据严重程度，通过附加不同的“优先级”来对消息分类
在<linux/kernel.h>定义了8种记录级别。按照优先级递减分别是：
KERN_EMERG    "<0>"    用于紧急消息，常常崩溃前的消息
KERN_ALERT    "<1>"    需要立刻行动的消息
KERN_CRIT    "<2>"    严重情况
KERN_ERR    "<3>"    错误情况
KERN_WARNING    "<4>"    有问题的警告
KERN_NOTICE    "<5>"    正常情况，但是仍然值得注意
KERN_INFO    "<6>"    信息型消息
KERN_DEBUG    "<7>"    用于调试消息

没有指定优先级的printk默认使用
DEFAULT_MESSAGE_LOGLEVEL优先级    它是一个在kernel/printk.c中定义的整数

控制优先级的配置：
/proc/sys/kernel/printk(可以查看或修改)

/*******符号symbol各模块依赖范例*****/

--------/********hello.c*********/----
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Junroc Jinx");
MODULE_DESCRIPTION("hello,world module! ");
MODULE_ALIAS("A simple modle test");

extern int add_integar(int a,int b);
extern int sub_integar(int a,int b);

static int __init hello_init()
{
int res = add_integar(1,2);
return 0;
}

static void __exit hello_exit()
{
int res = sub_integar(2,1);
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

/******hello.c****end**********/

/********start*****calculate.c******/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

MODULE_LICENSE("GPL");

int add_integar(int a,int b)
{
return a+b;
}

int sub_integar(int a,int b)
{
return a-b;
}

static int __init sym_init()
{
return 0;
}
static void __exit sym_exit()
{

}

module_init(sym_init);
module_exit(sym_exit);

//EXPORT_SYMBOL(add_integar);
//EXPORT_SYMBOL(sub_integar);

/***********end*****calculte.c****/