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一 Linux 内核概述

一 Linux 内核概述. 1 内核源码简介 2 内核编译 3 系统信息查看 4 编程环境简介 5 引导及初始化. General. Linux is a clone of the operating system Unix, written from scratch by Linus Torvalds with assistance from a loosely-knit team of hackers across the Net. As free-distribution, Linux is under GPL （通用公共许可证） .

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一 Linux 内核概述

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  1. 一 Linux内核概述 1 内核源码简介 2 内核编译 3 系统信息查看 4 编程环境简介 5 引导及初始化

  2. General Linux is a clone of the operating system Unix, written from scratch by Linus Torvalds with assistance from a loosely-knit team of hackers across the Net. As free-distribution, Linux is under GPL（通用公共许可证）. It has all the features you would expect in a modern fully-fledged Unix, including true multitasking, virtual memory, shared libraries, demand loading, shared copy-on-write executables, proper memory management, and multistack networking including IPv4 and IPv6.

  3. 1. 内核源码简介 • 特点 • 采用单内核(monolithic kernel)体系结构，并使用模块机制。 • 不支持完全意义上的用户态进程，但用共享上下文的进程实现LWP(Light Weight Process)机制。 • 非抢占式(non-preemptive)内核，即在特权级执行时不会任意改变执行流程。 • 支持对称多处理SMP（Symmetric Multiprocessing） • 符合IEEE的POSIX（Portable Operating System Interface based on Unix）标准。

  4. 用户进程 System Call Interface Modules Linux Kernel Interface Device Drivers Interface 各种硬件设备 * 内核结构

  5. Kernel Version Numbering: “version . major number . release”. Any even major number kernel (i.e. 2.6.10) is a stable kernel and any odd major number kernel (i.e. 2.5.12) is a development kernel. Kernel source is usually placed in /usr/src/linux, in which there are a number of sub-directories.

  6. * 源码组织结构 Linux arch net drivers modules mm alpha i386 … lib block char kernel fs ipc kernel mm … init include ext2 fat proc

  7. 2. 内核编译 • * 重新编译内核步骤 • 源码下载地址：www.kernel.org/pub/linux/kernel/ • （1）解压源代码 • #tar zxvf linux-2.4.18.tar.gz • （2）配置内核 • #make config //基于文本的传统配置界面 • #make memenuconfig //基于文本的彩色菜单式配置界面 • #make xconfig //基于X window的配置界面 • #make oldconfig //在原配置上做修改 • The configuration file is /usr/src/linux/.config.

  8. （3）编译内核和模块 • #make dep //检验内核源代码文件的依赖性及完整性 • #make clean //清除旧版本的目标文件等 • #make zImage //产生压缩形式的内核文件；“make bzImage”的压缩率更高。 • 注1：假设源代码在/usr/src/linux目录下，则编译后的文件在/usr/src/linux/arch/i386/boot目录下。 • 注2：如果选择了加载模块，则应对模块进行编译。 • #make modules // 编译所有选择的模块 • #make modules_install //编译模块并安装到标准的模块目录中

  9. （4）配置启动文件 • 　　如果用新的内核启动，需将编译好的内核及内核符号表文件拷贝到/boot目录下。 • #cp /usr/src/linux/arch/i386/boot/zImage /boot/zImage-2.4.18 • #cp /usr/src/linux/System.map /boot/System.map-2.4.18 • #ln –sf /boot/System.map-2.4.18 /boot/system.map • //系统正常启动时不会读这个符号表；主要是为了内核引导出错时便于调试。

  10. 如果用lilo启动linux，则需编辑/etc/lilo.conf文件修改系统引导配置。例如：如果用lilo启动linux，则需编辑/etc/lilo.conf文件修改系统引导配置。例如： • prompt • timeout=50 • default=linux • boot=/dev/had • map=/boot/map • install=/boot/boot.b • message=/boot/message • lba32

  11. image=/boot/vmlinux-2.4.7-10 // the old kernel label=linux read-only root=/dev/hdal image=/boot/zImage-2.4.18 // the new kernel label=newkernel read-only root=/dev/hdal 　　注意：必须运行lilo命令将激活新配置。 如果是grub则不需要。

  12. 3. 系统信息 • * 可以通过存在于内存的/proc虚拟文件系统，了解系统信息并且修改某些系统配置信息。 • The /proc file system presents a user readable window into the kernel's inner workings. Several Linux subsystems, such as Linux kernel modules, create entries in the the /proc file system. • Linux中很多显示系统信息的工具都是通过读取/proc中的文件来实现的。

  13. #procinfo //显示/proc下的系统信息。 • * 根据/proc文件系统根目录下的具体目录和文件。 • /proc/sys是可以更改的内核数据的目录，支持直接使用文件系统的写操作，完成对内核中预定的一些变量的改变，从而改善系统特性，包括网络，文件系统性能的微调。 • 例如： • #cat /proc/sys/fs/file-max • 4096 • #echo 8192>/proc/sys/fs/file-max • //将系统允许同时打开的文件数由4096变为8192

  14. 4. 编程环境简介 • GCC（GNU Compiler Collection）编译器：支持C、C++、Java、Ada等语言的编译；支持编译代码优化；能够产生调试代码。 • gcc编译过程（以C++为例）分3个阶段： • 预处理：gcc运行预处理程序cpp展开源程序中的宏并插入 #include <filename>所包含的头文件内容； • 编译：gcc将预处理后的源代码编译成与机器相关的目标代码； • 链接：gcc运行链接程序ld链接目标代码并创建相应的可执行二进制文件。 • * 程序员通过使用其命令行选项灵活使用。

  15. 调试器gdb gdb提供丰富的调试功能：在调试中查看代码，设置断点， 单步执行跟踪，变量监视，运行中改变程序代码。 • * 使用： • 启动gdb #gdb progname[core] //默认当前路径 • 或 #gdb –d dirname //指定源代码路径 • (gdb)list [m,n] // 在调试中查看代码 • (gdb)break <[文件名:]行号或函数名> [if <条件表达式>] // 设置断点。使用run命令执行程序 • (gdb)step 或 next // 单步执行跟踪

  16. (gdb)print <变量名> // 输出变量值 • (gdb)whatis <变量名> // 检查变量类型 • (gdb)set <变量名> = 值 // 修改变量的值 • (gdb)call funcname(args) //调用程序中的函数 • // 改变程序代码。 • (gdb)delete <断点号> • (gdb)disable <断点号> • (gdb)finish //结束当前函数并打印返回值 • (gdb)return value //结束当前函数并返回value

  17. 5. 引导及初始化 • 1）引导：即将操作系统读入内存的工作。 • 2）过程： • －系统加电／reset • －CPU转0xffff0h处执行。（ 0xffff0h驻留在ROM中的Bios入口处） • －Bios完成系统检测，读取CMOS中的配置信息在内存的Bios处，并转到0x7c00h处执行，跳转到相应地址执行引导程序，由引导程序加载内核，加载完毕后，开始执行arch/i386/boot/start.S。 • －start.S在实模式下设置系统参数进行初始化，进入保护模式，跳转到内核映像的头部运行内核。 • －内核进一步完成系统表(head.S)的的初始化，核心数据结构及外设等初始化(start_kernel())，并启动分页机制，进行用户态初始化(/sbin/init)，并启动mingetty显示登陆界面及提示。

  18. 关于shell Linux下shell: -- Bourne Shell 对应 bash -- C Shell 对应 tcsh -- Korn Shell 对应 pdksh Shell的功能： --命令解释 --后台运行 --I/O重定向 --管道 Shell编程略）

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