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Linux内核启动流程分析(一)

Linux内核启动流程分析(一)
Linux内核启动流程分析(一)

很久以前分析的,一直在电脑的一个角落,今天发现贴出来和大家分享下。由于是word直接粘过来的有点乱,敬请谅解!

S3C2410 Linux 2.6.35.7启动分析(第一阶段) arm linux 内核生成过程

1. 依据arch/arm/kernel/vmlinux.lds 生成linux内核源码根目录下的vmlinux,这个vmlinux属于未压缩,

带调试信息、符号表的最初的内核,大小约23MB;

命令:arm-linux-gnu-ld -o vmlinux -T arch/arm/kernel/vmlinux.lds

arch/arm/kernel/head.o

init/built-in.o

--start-group

arch/arm/mach-s3c2410/built-in.o

kernel/built-in.o

mm/built-in.o

fs/built-in.o

ipc/built-in.o

drivers/built-in.o

net/built-in.o

--end-group .tmp_kallsyms2.o

2. 将上面的vmlinux去除调试信息、注释、符号表等内容,生成arch/arm/boot/Image,这是不带多余信息的linux内核,Image的大小约

3.2MB;

命令:arm-linux-gnu-objcopy -O binary -S vmlinux arch/arm/boot/Image

3.将 arch/arm/boot/Image 用gzip -9 压缩生成arch/arm/boot/compressed/piggy.gz大小约

1.5MB;命令:gzip -f -9 < arch/arm/boot/compressed/../Image > arch/arm/boot/compressed/piggy.gz 4. 编译arch/arm/boot/compressed/piggy.S 生成arch/arm/boot/compressed/piggy.o大小约1.5MB,这里实

际上是将piggy.gz通过piggy.S编译进piggy.o文件中。而piggy.S文件仅有6行,只是包含了文件piggy.gz;

命令:arm-linux-gnu-gcc -o arch/arm/boot/compressed/piggy.o arch/arm/boot/compressed/piggy.S

5. 依据arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds 将arch/arm/boot/compressed/目录下的文件head.o 、piggy.o 、misc.o链接生成arch/arm/boot/compressed/vmlinux,这个vmlinux是经过压缩且含有自解压代码的内核,

大小约1.5MB;

令:arm-linux-gnu-ld zreladdr=0x30008000 params_phys=0x30000100 -T arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds a rch/arm/boot/compressed/head.o arch/arm/boot/compressed/piggy.o arch/arm/boot/compressed/misc.o -o arch/arm

/boot/compressed/vmlinux

6.将arch/arm/boot/compressed/vmlinux去除调试信息、注释、符号表等内容,生成arch/arm/boot/zImage 大小约1.5MB;这已经是一个可以使用的linux内核映像文件了;

命令:arm-linux-gnu-objcopy -O binary -S arch/arm/boot/compressed/vmlinux arch/arm/boot/zImage

7. 将arch/arm/boot/zImage添加64Bytes的相关信息打包为arch/arm/boot/uImage大小约1.5MB;

令: ./mkimage -A arm -O linux -T kernel -C none -a 0x30008000 -e 0x30008000 -n 'Linux-2.6.35.7' -d arch/arm/ boot/zImage arch/arm/boot/uImage

内核启动分析:

本文着重分析S3C2410 linux-2.6.35.7内核启动的详细过程,主要包括: zImage 解压缩阶段、 vmlinux 启动汇编阶段、 startkernel 到创建第一个进程阶段三个部分,一般将其称

为 linux 内核启动一、二、三阶段,本文也将采用这种表达方式。对于 zImage 之前的启动过程,本文不做表述,可参考前面正亮讲得“ u-boot的启动过程分析”。

本文中涉及到的术语约定如下:

基本内核映像:即内核编译过程中最终在内核源代码根目录下生成的 vmlinux 映像文件,并不包含任何内核解压缩和重定位代码;

zImage 内核映像:包含了内核piggy.o及解压缩和重定位代码,通常是目标板 bootloader 加载的对象;

zImage 下载地址:即 bootloader 将 zImage 下载到目标板内存的某个地址或

者 nand read 将 zImage 读到内存的某个地址;

zImage 加载地址:由 Linux 的 bootloader 完成的将 zImage 搬移到目标板内存的某个位置所对应的地址值,默认值 0x30008000 。

1、Linux 内核启动第一阶段:内核解压缩和重定位

该阶段是从u-boot引导进入内核执行的第一阶段,我们知道u-boot引导内核启动的最后一步是:通过一个函数指针thekernel()带三个参数跳转到内核(zImage)入口点开始执行,此时,u-boot的任务已经完成,控制权完全交给内核(zImage)。

稍作解释,在u-boot的文件arch\arm\lib\bootm.c(uboot-2010.9)中定义

了thekernel,并在do_bootm_linux的最后执行thekernel.

定义如下:void (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);

theKernel = (void (*)(int, int, uint))ntohl(hdr->ih_ep);

//hdr->ih_ep----Entry Point Address uImage 中指定的内核入口点,这里是0x30008000。theKernel (0, bd->bi_arch_number, bd->bi_boot_params);

其中第二个参数为机器ID,第三参数为u-boot传递给内核参数存放在内存中的首地址,此处是0x30000100。

由上述zImage的生成过程我们可以知道,第一阶段运行的内核映像实际就是

arch/arm/boot/compressed/vmlinux,而这一阶段所涉及的文件也只有三个:

(1)arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds

(2)arch/arm/boot/compressed/head.S

(3)arch/arm/boot/compressed/misc.c

下面的图是使用64MRAM时,通常的内存分布图:

下面我们的分析集中在 arch/arm/boot/compressed/head.S, 适当参考 vmlinux.lds 。

从linux/arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds文件可以看出head.S的入口地址为ENTRY(_start),也就是head.S汇编文件的_start标号开始的第一条指令。

下面从head.S中得_start 标号开始分析。(有些指令不影响初始化,暂时略去不分析)

代码位置在/arch/arm/boot/compressed/head.S中:

start:

.type start,#function /*uboot跳转到内核后执行的第一条代码*/

.rept 8 /*重复定义8次下面的指令,也就是空出中断向量表的位置*/

mov r0, r0 /*就是nop指令*/

.endr

b 1f @ 跳转到后面的标号1处

.word 0x016f2818 @ 辅助引导程序的幻数,用来判断镜像是否是zImage

.word start @ 加载运行zImage的绝对地址,start表示赋的初值

.word _edata @ zImage结尾地址,_edata是在vmlinux.lds.S中定义的,表示init,text,data三个段的结束位置

1: mov r7, r1 @ save architecture ID 保存体系结构ID 用r1保存

mov r8, r2 @ save atags pointer 保存r2寄存器参数列表,r0始终为0

mrs r2, cpsr @ get current mode 得到当前模式

tst r2, #3 @ not user?,tst实际上是相与,判断是否处于用户模式

bne not_angel @ 如果不是处于用户模式,就跳转到not_angel标号处

/*如果是普通用户模式,则通过软中断进入超级用户权限模式*/

mov r0, #0x17 @ angel_SWIreason_EnterSVC,向SWI中传递参数

swi 0x123456 @ angel_SWI_ARM这个是让用户空间进入SVC空间

not_angel: /*表示非用户模式,可以直接关闭中断*/

mrs r2, cpsr @ turn off interrupts to 读出cpsr寄存器的值放到r2中

orr r2, r2, #0xc0 @ prevent angel from running关闭中断

msr cpsr_c, r2 @ 把r2的值从新写回到cpsr中

/*读入地址表。因为我们的代码可以在任何地址执行,也就是位置无关代码(PIC),所以我们需要加上一个偏移量。下面有每一个列表项的具体意义。

LC0是表的首项,它本身就是在此head.s中定义的

.type LC0, #object

LC0: .word LC0 @ r1 LC0表的起始位置

.word __bss_start @ r2 bss段的起始地址在vmlinux.lds.S中定义

.word _end @ r3 zImage(bss)连接的结束地址在vmlinux.lds.S中定义

.word zreladdr @ r4 zImage的连接地址,我们在arch/arm/mach-s3c2410/makefile.boot中定义的

.word _start @ r5 zImage的基地址,bootp/init.S中的_start函数,主要起传递参数作用

.word _got_start @ r6 GOT(全局偏移表)起始地址,_got_start是在compressed/vmlinux.lds.in中定义的

.word _got_end @ ip GOT结束地址

.word user_stack+4096 @ sp 用户栈底 user_stack是紧跟在bss段的后面的,在compressed/vmlinux.lds.in中定义的

@ 在本head.S的末尾定义了zImag的临时栈空间,在这里分配了4K的空间用来做堆栈。

.section ".stack", "w"

user_stack: .space 4096

GOT表的初值是连接器指定的,当时程序并不知道代码在哪个地址执行。如果当前运行的地址已经和表上的地址不一样,还要修正GOT表。*/

.text

adr r0, LC0 /*把地址表的起始地址放入r0中*/

ldmia r0, {r1, r2, r3, r4, r5, r6, ip, sp} /*加载地址表中的所有地址到相应的寄存器*/

@r0是运行时地址,而r1则是链接时地址,而它们两都是表示LC0表的起始位置,这样他们两的差则是运行和链接的偏移量,纠正了这个偏移量才可以运行与”地址相关的代码“

subs r0, r0, r1 @ calculate the delta offset计算偏移量,并放入r0中

beq not_relocated @ if delta is zero, we are running at the address we were linked at.

@ 如果为0,则不用重定位了,直接跳转到标号not_relocated处执行

/*

* 偏移量不为零,说明运行在不同的地址,那么需要修正几个指针

* r5 – zImage基地址

* r6 – GOT(全局偏移表)起始地址

* ip – GOT结束地址

*/

add r5, r5, r0 /*加上偏移量修正zImage基地址*/

add r6, r6, r0 /*加上偏移量修正GOT(全局偏移表)起始地址*/

add ip, ip, r0 /*加上偏移量修正GOT(全局偏移表)结束地址*/

/*

* 这时需要修正BSS区域的指针,我们平台适用。

* r2 – BSS 起始地址

* r3 – BSS 结束地址

* sp –堆栈指针

*/

add r2, r2, r0 /*加上偏移量修正BSS 起始地址*/

add r3, r3, r0 /*加上偏移量修正BSS 结束地址*/

add sp, sp, r0 /*加上偏移量修正堆栈指针*/

/*

* 重新定位GOT表中所有的项.

*/

1: ldr r1, [r6, #0] @ relocate entries in the GOT

add r1, r1, r0 @ table. This fixes up the

str r1, [r6], #4 @ C references.

cmp r6, ip

blo 1b

not_relocated: mov r0, #0

1: str r0, [r2], #4 @ clear bss 清除bss段

str r0, [r2], #4

str r0, [r2], #4

str r0, [r2], #4

cmp r2, r3

blo 1b

bl cache_on /* 开启指令和数据Cache ,为了加快解压速度*/

@ 这里的 r1,r2 之间的空间为解压缩内核程序所使用,也是传递给 decompress_kernel 的第二和第三的参数

mov r1, sp @ malloc space above stack

add r2, sp, #0x10000 @ 64k max解压缩的缓冲区

@下面程序的意义就是保证解压地址和当前程序的地址不重叠。上面分配了64KB的空间来做解压时的数据缓存。

/*

* 检查是否会覆盖内核映像本身

* r4 = 最终解压后的内核首地址

* r5 = zImage 的运行时首地址,一般为 0x30008000

* r2 = end of malloc space分配空间的结束地址(并且处于本映像的前面)

* 基本要求:r4 >= r2 或者 r4 + 映像长度 <= r5

(1)vmlinux 的起始地址大于 zImage 运行时所需的最大地址( r2 ) , 那么直接将 zImage 解压到 vmlinux 的目标地址

cmp r4, r2

bhs wont_overwrite /*如果r4大于或等于r2的话*/

(2)zImage 的起始地址大于 vmlinux 的目标起始地址加上 vmlinux 大小( 4M )的地址,所以将 zImage 直接解压到 vmlinux 的目标地址add r0, r4, #4096*1024 @ 4MB largest kernel size

cmp r0, r5

bls wont_overwrite /*如果r4 + 映像长度 <= r5 的话*/

@ 前两种方案通常都不成立,不会跳转到wont_overwrite标号处,会继续走如下分支,其解压后的内存分配示意图如下:

mov r5, r2 @ decompress after malloc space

mov r0, r5 /*解压程序从分配空间后面存放 */

mov r3, r7

bl decompress_kernel

/******************************进入decompress_kernel***************************************************/

@ decompress_kernel共有4个参数,解压的内核地址、缓存区首地址、缓存区尾地址、和芯片ID,返回解压缩代码的长度。decompress_kernel(ulg output_start, ulg free_mem_ptr_p, ulg free_mem_ptr_end_p,

int arch_id)

{

output_data = (uch *)output_start;/* Points to kernel start */

free_mem_ptr = free_mem_ptr_p; /*保存缓存区首地址*/

free_mem_ptr_end = free_mem_ptr_end_p;/*保存缓冲区结束地址*/

__machine_arch_type = arch_id;

arch_decomp_setup();

makecrc(); /*镜像校验*/

putstr("Uncompressing Linux...");

gunzip(); /*通过free_mem_ptr来解压缩*/

putstr(" done, booting the kernel.\n");

return output_ptr; /*返回镜像的大小*/

}

/******************************从decompress_kernel函数返回*************************************************/ add r0, r0, #127 + 128

bic r0, r0, #127 @ align the kernel length对齐内核长度

/*

* r0 = 解压后内核长度

* r1-r3 = 未使用

* r4 = 真正内核执行地址 0x30008000

* r5 = 临时解压内核Image的起始地址

* r6 = 处理器ID

* r7 = 体系结构ID

* r8 = 参数列表 0x30000100

* r9-r14 = 未使用

*/

@ 完成了解压缩之后,由于内核没有解压到正确的地址,最后必须通过代码搬移来搬到指定的地址0x30008000。搬运过程中有

@ 可能会覆盖掉现在运行的重定位代码,所以必须将这段代码搬运到安全的地方,

@ 这里搬运到的地址是解压缩了的代码的后面r5+r0的位置。

add r1, r5, r0 @ end of decompressed kernel 解压内核的结束地址

adr r2, reloc_start

ldr r3, LC1 @ LC1: .word reloc_end - reloc_start 表示reloc_start段代码的大小

add r3, r2, r3

1: ldmia r2!, {r9 - r14} @ copy relocation code

stmia r1!, {r9 - r14}

ldmia r2!, {r9 - r14}

stmia r1!, {r9 - r14}

cmp r2, r3

blo 1b

bl cache_clean_flush @清 cache

ARM(add pc, r5, r0) @ call relocation code 跳转到重定位代码开始执行

@ 在此处会调用重定位代码reloc_start来将Image 的代码从缓冲区r5帮运到最终的目的地r4:0x30008000处

reloc_start: add r9, r5, r0 @r9中存放的是临时解压内核的末尾地址

sub r9, r9, #128 @ 不拷贝堆栈

mov r1, r4 @r1中存放的是目的地址0x30008000

1:

.rept 4

ldmia r5!, {r0, r2, r3, r10 - r14} @ relocate kernel

stmia r1!, {r0, r2, r3, r10 - r14} /*搬运内核Image的过程*/

.endr

cmp r5, r9

blo 1b

mov sp, r1 /*留出堆栈的位置*/

add sp, sp, #128 @ relocate the stack

call_kernel: bl cache_clean_flush @清除cache

bl cache_off @关闭cache

mov r0, #0 @ must be zero

mov r1, r7 @ restore architecture number

mov r2, r8 @ restore atags pointer

@ 这里就是最终我们从zImage跳转到Image的伟大一跳了,跳之前准备好r0,r1,r2 mov pc, r4 @ call kernel

到此kernel的第一阶段zImage 解压缩阶段已经执行完。

第二阶段的在另外一篇中分析。

Linux内核修改与编译图文教程

Linux 内核修改与编译图文教程 1

1、实验目的 针对Ubuntu10.04中,通过下载新的内核版本,并且修改新版本内核中的系统调用看,然后,在其系统中编译,加载新内核。 2、任务概述 2.1 下载新内核 https://www.doczj.com/doc/588402634.html,/ 2.2 修改新内核系统调用 添加新的系统调用函数,用来判断输入数据的奇偶性。 2.3 进行新内核编译 通过修改新版内核后,进行加载编译。最后通过编写测试程序进行测试 3、实验步骤 3.1 准备工作 查看系统先前内核版本: (终端下)使用命令:uname -r 2

3.2 下载最新内核 我这里使用的内核版本是 3.3 解压新版内核 将新版内核复制到“/usr/src”目录下 在终端下用命令:cd /usr/src进入到该文件目录 解压内核:linux-2.6.36.tar.bz2,在终端进入cd /usr/src目录输入一下命令: bzip2 -d linux-2.6.36.tar.bz2 tar -xvf linux-2.6.36.tar 文件将解压到/usr/src/linux目录中 3

使用命令: ln -s linux-2.6.36 linux 在终端下输入一下命令: sudo apt-get install build-essential kernel-package libncurses5-dev fakeroot sudo aptitude install libqt3-headers libqt3-mt-dev libqt3-compat-headers libqt3-mt 4

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详解bootloader的执行流程与ARM Linux启动过程分析 ARM Linux启动过程分析是本文要介绍的内容,嵌入式Linux 的可移植性使得我们可以在各种电子产品上看到它的身影。对于不同体系结构的处理器来说Linux的启动过程也有所不同。 本文以S3C2410 ARM处理器为例,详细分析了系统上电后bootloader的执行流程及ARM Linux的启动过程。 1、引言 Linux 最初是由瑞典赫尔辛基大学的学生Linus Torvalds在1991 年开发出来的,之后在GNU的支持下,Linux 获得了巨大的发展。虽然Linux 在桌面PC 机上的普及程度远不及微软的Windows 操作系统,但它的发展速度之快、用户数量的日益增多,也是微软所不能轻视的。而近些年来Linux 在嵌入式领域的迅猛发展,更是给Linux 注入了新的活力。 一个嵌入式Linux 系统从软件角度看可以分为四个部分:引导加载程序(bootloader),Linux 内核,文件系统,应用程序。 其中bootloader是系统启动或复位以后执行的第一段代码,它主要用来初始化处理器及外设,然后调用Linux 内核。 Linux 内核在完成系统的初始化之后需要挂载某个文件系统做为根文件系统(Root Filesystem)。 根文件系统是Linux 系统的核心组成部分,它可以做为Linux 系统中文件和数据的存储区域,通常它还包括系统配置文件和运行应用软件所需要的库。 应用程序可以说是嵌入式系统的“灵魂”,它所实现的功能通常就是设计该嵌入式系统所要达到的目标。如果没有应用程序的支持,任何硬件上设计精良的嵌入式系统都没有实用意义。 从以上分析我们可以看出bootloader 和Linux 内核在嵌入式系统中的关系和作用。Bootloader在运行过程中虽然具有初始化系统和执行用户输入的命令等作用,但它最根本

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探究linux内核,超详细解析子系统 Perface 前面已经写过一篇《嵌入式linux内核的五个子系统》,概括性比较强,也比较简略,现在对其进行补充说明。 仅留此笔记,待日后查看及补充!Linux内核的子系统 内核是操作系统的核心。Linux内核提供很多基本功能,如虚拟内存、多任务、共享库、需求加载、共享写时拷贝(Copy-On-Write)以及网络功能等。增加各种不同功能导致内核代码不断增加。 Linux内核把不同功能分成不同的子系统的方法,通过一种整体的结构把各种功能集合在一起,提高了工作效率。同时还提供动态加载模块的方式,为动态修改内核功能提供了灵活性。系统调用接口用户程序通过软件中断后,调用系统内核提供的功能,这个在用户空间和内核提供的服务之间的接口称为系统调用。系统调用是Linux内核提供的,用户空间无法直接使用系统调用。在用户进程使用系统调用必须跨越应用程序和内核的界限。Linux内核向用户提供了统一的系统调用接口,但是在不同处理器上系统调用的方法

各不相同。Linux内核提供了大量的系统调用,现在从系统 调用的基本原理出发探究Linux系统调用的方法。这是在一个用户进程中通过GNU C库进行的系统调用示意图,系 统调用通过同一个入口点传入内核。以i386体系结构为例,约定使用EAX寄存器标记系统调用。 当加载了系统C库调用的索引和参数时,就会调用0x80软件中断,它将执行system_call函数,这个函数按照EAX 寄存器内容的标示处理所有的系统调用。经过几个单元测试,会使用EAX寄存器的内容的索引查system_call_table表得到系统调用的入口,然后执行系统调用。从系统调用返回后,最终执行system_exit,并调用resume_userspace函数返回用户空间。 linux内核系统调用的核心是系统多路分解表。最终通过EAX寄存器的系统调用标识和索引值从对应的系统调用表 中查出对应系统调用的入口地址,然后执行系统调用。 linux系统调用并不单层的调用关系,有的系统调用会由

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如何自行编译一个Linux内核的详细资料概述 曾经有一段时间,升级Linux 内核让很多用户打心里有所畏惧。在那个时候,升级内核包含了很多步骤,也需要很多时间。现在,内核的安装可以轻易地通过像 apt 这样的包管理器来处理。通过添加特定的仓库,你能很轻易地安装实验版本的或者指定版本的内核(比如针对音频产品的实时内核)。 考虑一下,既然升级内核如此容易,为什么你不愿意自行编译一个呢?这里列举一些可能的原因: 你想要简单了解编译内核的过程 你需要启用或者禁用内核中特定的选项,因为它们没有出现在标准选项里 你想要启用标准内核中可能没有添加的硬件支持 你使用的发行版需要你编译内核 你是一个学生,而编译内核是你的任务 不管出于什么原因,懂得如何编译内核是非常有用的,而且可以被视作一个通行权。当我第一次编译一个新的Linux 内核(那是很久以前了),然后尝试从它启动,我从中(系统马上就崩溃了,然后不断地尝试和失败)感受到一种特定的兴奋。 既然这样,让我们来实验一下编译内核的过程。我将使用Ubuntu 16.04 Server 来进行演示。在运行了一次常规的 sudo apt upgrade 之后,当前安装的内核版本是 4.4.0-121。我想要升级内核版本到 4.17,让我们小心地开始吧。 有一个警告:强烈建议你在虚拟机里实验这个过程。基于虚拟机,你总能创建一个快照,然后轻松地从任何问题中回退出来。不要在产品机器上使用这种方式升级内核,除非你知道你在做什么。 下载内核 我们要做的第一件事是下载内核源码。在 Kernel 找到你要下载的所需内核的URL。找到URL 之后,使用如下命令(我以 4.17 RC2 内核为例)来下载源码文件: wget https://git.kernel/torvalds/t/linux-4.17-rc2.tar.gz

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……具体代码略 #endif 宏定义结束之后定义了一个段, .section ".start", #alloc, #execinstr 这个段的段名是 .start,#alloc表示Section contains allocated data, #execinstr表示Section contains executable instructions. 生成最终映像时,这段代码会放在最开头 .align start: .type start,#function /*.type指定start这个符号是函数类型*/ .rept 8 mov r0, r0 //将此命令重复8次,相当于nop,这里是为中断向量保存空间 .endr b 1f .word 0x016f2818 @ Magic numbers to help the loader

linux内核IMQ源码实现分析

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激活状态的队列是否能保证队列中的数据包被及时的发送吗?接下来看一下,激活状态的队列的 证了数据包会被及时的发送。 这是linux内核发送软中断的机制,IMQ就是利用了这个机制,不同点在于:正常的发送队列是将数据包发送给网卡驱动,而IMQ队列是将数据包发送给okfn函数。

嵌入式Linux系统内核的配置、编译和烧写

实验二 嵌入式Linux系统内核的配置、编译和烧写 1.实验目的 1)掌握交叉编译的基本概念; 2)掌握配置和编译嵌入式Linux操作系统内核的方法; 3)掌握嵌入式系统的基本架构。 2.实验环境 1)装有Windows系统的计算机; 2)计算机上装有Linux虚拟机软件; 3)嵌入式系统实验箱及相关软硬件(各种线缆、交叉编译工具链等等)。 3.预备知识 1)嵌入式Linux内核的配置和裁剪方法; 2)交叉编译的基本概念及编译嵌入式Linux内核的方法; 3)嵌入式系统的基本架构。 4.实验内容和步骤 4.1 内核的配置和编译——配置内核的MMC支持 1)由于建立交叉编译器的过程很复杂,且涉及汇编等复杂的指令,在这里 我们提供一个制作好的编译器。建立好交叉编译器之后,我们需要完成 内核的编译,首先我们要有一个完整的Linux内核源文件包,目前流行 的源代码版本有Linux 2.4和Linux 2.6内核,我们使用的是Linux 2.6内核; 2)实验步骤: [1]以root用户登录Linux虚拟机,建立一个自己的工作路径(如用命令 “mkdir ‐p /home/user/build”建立工作路径,以下均采用工作路径 /home/user/build),然后将“cross‐3.3.2.tar.bz2、dma‐linux‐2.6.9.tar.gz、 dma‐rootfs.tar.gz”拷贝到工作路径中(利用Windows与虚拟机Linux 之间的共享目录作为中转),并进入工作目录; [2]解压cross‐3.3.2.tar.bz2到当前路径:“tar ‐jxvf cross‐3.3.2.tar.bz2”; [3]解压完成后,把刚刚解压后在当前路径下生成的“3.3.2”文件夹移 动到“/usr/local/arm/”路径下,如果在“/usr/local/”目录下没有“arm” 文件夹,用户创建即可; [4]解压“dma‐linux‐2.6.9.tar.gz”到当前路径下:

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、内核源码、内核编译与配置、内核模块开发、内核启动流程(转) 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

Linux内核结构详解教程

Linux内核结构详解教程 ─────Linux内核教程 linux内核就像人的心脏,灵魂,指挥中心。 内核是一个操作系统的核心,它负责管理系统的进程,内存,设备驱动程序,文件和网络系统,决定着系统的性能和稳定性。内核以独占的方式执行最底层任务,保证系统正常运行。协调多个并发进程,管理进程使用的内存,使它们相互之间不产生冲突,满足进程访问磁盘的请求等等. 严格说Linux并不能称做一个完整的操作系统.我们安装时通常所说的Linux,是有很多集合组成的.应称为GNU/Linux. 一个Linux内核很少1.2M左右,一张软盘就能放下. 内容基础,语言简短简洁 红联Linux论坛是致力于Linux技术讨论的站点,目前网站收录的文章及教程基本能满足不同水平的朋友学习。 红联Linux门户: https://www.doczj.com/doc/588402634.html, 红联Linux论坛: https://www.doczj.com/doc/588402634.html,/bbs 红联Linux 论坛大全,所有致力点都体现在这 https://www.doczj.com/doc/588402634.html,/bbs/rf/linux/07.htm

目录 Linux内核结构详解 Linux内核主要五个子系统详解 各个子系统之间的依赖关系 系统数据结构 Linux的具体结构 Linux内核源代码 Linux 内核源代码的结构 从何处开始阅读源代码 海量Linux技术文章

Linux内核结构详解 发布时间:2006-11-16 19:05:29 Linux内核主要由五个子系统组成:进程调度,内存管理,虚拟文件系统,网络接口,进程间通信。

Linux内核主要五个子系统详解 发布时间:2006-11-16 19:05:54 1.进程调度(SCHED):控制进程对CPU的访问。当需要选择下一个进程运行时,由调度程序选择最值得运行的进程。可运行进程实际上是仅等待CPU资源的进程,如果某个进程在等待其它资源,则该进程是不可运行进程。Linux使用了比较简单的基于优先级的进程调度算法选择新的进程。 2.内存管理(MM)允许多个进程安全的共享主内存区域。Linux的内存管理支持虚拟内存,即在计算机中运行的程序,其代码,数据,堆栈的总量可以超过实际内存的大小,操作系统只是把当前使用的程序块保留在内存中,其余的程序块则保留在磁盘中。必要时,操作系统负责在磁盘和内存间交换程序块。内存管理从逻辑上分为硬件无关部分和硬件有关部分。硬件无关部分提供了进程的映射和逻辑内存的对换;硬件相关的部分为内存管理硬件提供了虚拟接口。 3.虚拟文件系统(VirtualFileSystem,VFS)隐藏了各种硬件的具体细节,为所有的设备提供了统一的接口,VFS提供了多达数十种不同的文件系统。虚拟文件系统可以分为逻辑文件系统和设备驱动程序。逻辑文件系统指Linux所支持的文件系统,如ext2,fat等,设备驱动程序指为每一种硬件控制器所编写的设备驱动程序模块。 4.网络接口(NET)提供了对各种网络标准的存取和各种网络硬件的支持。网络接口可分为网络协议和网络驱动程序。网络协议部分负责实现每一种可能的网络传输协议。网络设备驱动程序负责与硬件设备通讯,每一种可能的硬件设备都有相应的设备驱动程序。 5.进程间通讯(IPC) 支持进程间各种通信机制。 处于中心位置的进程调度,所有其它的子系统都依赖它,因为每个子系统都需要挂起或恢复进程。一般情况下,当一个进程等待硬件操作完成时,它被挂起;当操作真正完成时,进程被恢复执行。例如,当一个进程通过网络发送一条消息时,网络接口需要挂起发送进程,直到硬件成功地完成消息的发送,当消息被成功的发送出去以后,网络接口给进程返回一个代码,表示操作的成功或失败。其他子系统以相似的理由依赖于进程调度。

linux grub 引导启动过程详解

linux grub 引导启动过程详解 2008-01-08 17:18 这几天看了很多文档,算是对linux的启动过程有了比较细致的了解. 网上有很多文章谈到这方面的内容,但总觉得没有一篇完全的解析linux启动的 细节,下面是我小弟在学习的过程中总结出来的一些东东.这个是完整的linux启动过程, 不涉及内核,但是我觉得比较详细哦. (由于本人比较懒,这一段是从网上抄的) 机器加电启动后,BIOS开始检测系统参数,如内存的大小,日期和时间,磁盘 设备以及这些磁盘设备用来引导的顺序,通常情况下,BIOS都是被配置成首先检查 软驱或者光驱(或两者都检查),然后再尝试从硬盘引导。如果在这些可移动的设 备中,没有找到可引导的介质,那么BIOS通常是转向第一块硬盘最初的几个扇区, 寻找用于装载操作系统的指令。装载操作系统的这个程序就是boot loader. linux里面的boot loader通常是lilo或者grub,从Red Hat Linux 7.2起,GRUB( GRand Unified Bootloader)取代LILO成为了默认的启动装载程序。那么启动的时候grub是如何被载入的呢 grub有几个重要的文件,stage1,stage2,有的时候需要stage1.5.这些文件一般都 在/boot/grub文件夹下面.grub被载入通常包括以下几个步骤: 1. 装载基本的引导装载程序(stage1),stage1很小,网上说是512字节,但是在我的系统上用du -b /boot/grub/stage1 显示的是1024个字节,不知道是不是grub版本不同的缘故还是我理解有误.stage1通常位于主引导扇区里面,对于硬盘就是MBR了,stage1的主要功能就是装载第二引导程序(stage2).这主要是归结于在主引导扇区中没有足够的空间用于其他东西了,我用的是grub 0.93,stage2文件的大小是107520 bit. 2. 装载第二引导装载程序(stage2),这第二引导装载程序实际上是引出更高级的功能, 以允许用户装载入一个特定的操作系统。在GRUB中,这步是让用户显示一个菜单或是输入命令。由于stage2很大,所以它一般位于文件系统之中(通常是boot所在的根 分区). 上面还提到了stage1.5这个文件,它的作用是什么呢你到/boot/grub目录下看看, fat_stage_1.5 e2fs_stage_1.5 xfs_stage_1.5等等,很容易猜想stage1.5和文件系统 有关系.有时候基本引导装载程序(stage1)不能识别stage2所在的文件系统分区,那么这 时候就需要stage1.5来连接stage1和stage2了.因此对于不同的文件系统就会有不同的stage1.5.但是对于grub 0.93好像stage1.5并不是很重要,因为我试过了,在没有stage1.5 的情况下, 我把stage1安装在软盘的引导扇区内,然后把stage2放在格式化成ext2或者fat格式的软盘内,启动的时候照常引导,并不需要e2fs_stage_1.5或者fat_stage_1.5. 下面是我的试验: #mkfs.ext2 /dev/fd0 #mount -t ext2 /dev/fd0 /mnt/floppy #cd /mnt/floppy #mkdir boot #cd boot #mkdir grub (以上三步可用mkdir -p boot/grub命令完成) #cd grub #cp /boot/grub/{stage1,stage2,grub.conf} ./ #cd; umount /mnt/floppy

linux内核编译和生成makefile文件实验报告

操作系统实验报告 姓名:学号: 一、实验题目 1.编译linux内核 2.使用autoconf和automake工具为project工程自动生成Makefile,并测试 3.在内核中添加一个模块 二、实验目的 1.了解一些命令提示符,也里了解一些linux系统的操作。 2.练习使用autoconf和automake工具自动生成Makefile,使同学们了解Makefile的生成原理,熟悉linux编程开发环境 三、实验要求 1使用静态库编译链接swap.c,同时使用动态库编译链接myadd.c。可运行程序生成在src/main目录下。 2要求独立完成,按时提交 四、设计思路和流程图(如:包括主要数据结构及其说明、测试数据的设计及测试结果分析) 1.Makefile的流程图: 2.内核的编译基本操作 1.在ubuntu环境下获取内核源码 2.解压内核源码用命令符:tar xvf linux- 3.18.12.tar.xz 3.配置内核特性:make allnoconfig 4.编译内核:make 5.安装内核:make install

6.测试:cat/boot/grub/grub.conf 7.重启系统:sudo reboot,看是否成功的安装上了内核 8.详情及结构见附录 3.生成makefile文件: 1.用老师给的projec里的main.c函数。 2.需要使用automake和autoconf两个工具,所以用命令符:sudo apt-get install autoconf 进行安装。 3.进入主函数所在目录执行命令:autoscan,这时会在目录下生成两个文件 autoscan.log和configure.scan,将configure.Scan改名为configure.ac,同时用gedit打开,打开后文件修改后的如下: # -*- Autoconf -*- # Process this file with autoconf to produce a configure script. AC_PREREQ([2.69]) AC_INIT([FULL-PACKAGE-NAME], [VERSION], [BUG-REPORT-ADDRESS]) AC_CONFIG_SRCDIR([main.c]) AC_CONFIG_HEADERS([config.h]) AM_INIT_AUTOMAKE(main,1.0) # Checks for programs. AC_PROG_CC # Checks for libraries. # Checks for header files. # Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics. # Checks for library functions. AC_OUTPUT(Makefile) 4.新建Makefile文件,如下: AUTOMAKE_OPTIONS=foreign bin_PROGRAMS=main first_SOURCES=main.c 5.运行命令aclocal 命令成功之后,在目录下会产生aclocal.m4和autom4te.cache两个文件。 6.运行命令autoheader 命令成功之后,会在目录下产生config.h.in这个新文件。 7.运行命令autoconf 命令成功之后,会在目录下产生configure这个新文件。 8.运行命令automake --add-missing输出结果为: Configure.ac:11:installing./compile’ Configure.ac:8:installing ‘.install-sh’ Configure.ac:8:installing ‘./missing’ Makefile.am:installing ‘./decomp’ 9. 命令成功之后,会在目录下产生depcomp,install-sh和missing这三个新文件和执行下一步的Makefile.in文件。 10.运行命令./configure就可以自动生成Makefile。 4.添加内核模块

Linux启动过程详解

深入浅出:Linux的启动流程刨析 Linux的启动过程,是一个Linuxer必须要熟练掌握的。通过系统的启动过程,可以更深入的理解Linux,假如Linux系统出问题的话,可以通过启动过程来分析原因,解决问题。而且,在掌握了Linux的启动流程后,还可以借助宿主机来打造自己的Linux。 下面是我画的一张简单的Linux启动流程图 在了解启动流程之前,我们应该先知道系统的几个重要脚本和配置文件,他们对应的路径为: 1、/sbin/init 2、/etc/inittab 3、/etc/rc.d/rc.sysinit 4、/etc/rc.d/rcN.d //这是几个文件夹N代表数字1,2,3,4.. 5、/etc/fstab 1、关于/sbin/init与/etc/inittab 关于/sbin/init ,它是一个二进制可执行文件,为系统的初始化程序,而/etc/inittab是它的配置文件,我们可以通过/etc/inittab来一睹它的功能,里面的内容是一种固定的文本格式,id:runlevels:action:process 我们来通过它的内容来学习它之前,先了解写运行级别的分类(0-6): 0:关机half

1:单用户模式singel user 2:多用户模式multi user ,不提供nfs服务without nfs 3:完全多用户字符模式full multiuser text mod 4:系统预留officially undefined 5:图形登录界面graphical login 6:重启reboot id:3:initdefault: //这里定义linux的启动时的运行级别,可以看到我的主机的启动级别是3 # System initialization. si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit //紧接着,运行系统第一个脚本/etc/rc.d/rc/sysinit //它的action:sysyinit指的是定义系统初始化过程 l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0 l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1 l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2 //然后就是加载服务了,他们被定义在/etc/rc.d/rcN.d l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3 //action:waite 这个进程在在对应级别启动一次,知道它结束为止,我的系统启动级别为3,所有执行rc 3对应的服务 l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4 l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5 l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6 ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now //这里定义了一个组合快捷键,熟悉吧,没错就是重启,你可以把它注释掉不用 pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure; System Shutting Down"//这里定义了ups电源,powerfail 指的是如果突然断电,它对应的process命令是,提示用户系统电源失效,将要关机,提醒用户把数据都存储好 pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c "Power Restored; Shutdown Cancelled"//这里的action,powerokwaite,指的是系统恢复供电,关机取消...

 1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1 //开启终端,在系统准备工作做好后,就会启动出6个终端,tty1~6 mingetyy就是终端的执行命令 2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2 //可以看到他们对应的级别是2345,你也可以注释

linux内核启动时几个关键地址

linux内核启动时几个关键地址 1、名词解释 ZTEXTADDR 解压代码运行的开始地址。没有物理地址和虚拟地址之分,因为此时MMU处于关闭状态。这个地址不一定时RAM的地址,可以是支持读写寻址的flash等存储中介。 ZRELADDR 内核启动在RAM中的物理地址。压缩的内核映像被解压到这个地址,然后执行。 This is the address where the decompressed kernel will be written, and eventually executed. The following constraint must be valid: __virt_to_phys(TEXTADDR) == ZRELADDR The initial part of the kernel is carefully coded to be position independent. TEXTADDR 内核启动的虚拟地址,与ZRELADDR相对应。一般内核启动的虚拟地址为RAM的第一个bank地址加上0x8000。 TEXTADDR = PAGE_OFFSET + TEXTOFFST Virtual start address of kernel, normally PAGE_OFFSET + 0x8000.This is where the kernel image ends up. With the latest kernels, it must be located at 32768 bytes into a 128MB region. Previous kernels placed a restriction of 256MB here. TEXT_OFFSET 内核偏移地址,即内核起始位置相对于内存起始位置的偏移,对于相对于物理内存还是相对于虚拟内存都是一样的结果。在arch/arm/makefile中设定。 PHYS_OFFSET RAM第一个bank的物理起始地址,即物理内存的起始地址。 Physical start address of the first bank of RAM. PAGE_OFFSET RAM第一个bank的虚拟起始地址,即内核虚拟地址空间的起始地址。 2、小结 从上面分析可知道,linux内核被bootloader拷贝到RAM后,解压代码从ZTEXTADDR开始运行(这段代码是与位置无关的PIC)。内核被解压缩到ZREALADDR处,也就是内核启动的物理地址处。相应地,内核启动的虚拟地址被设定为TEXTADDR,满足如下条件: TEXTADDR = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET 内核启动的物理地址和虚拟地址满足入下条件: ZRELADDR == virt_to_phys(PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET)= virt_to_phys(TEXTADDR) 假定开发板为smdk2410,则有: 内核启动的虚拟地址 TEXTADDR = 0xC0008000 内核启动的物理地址 ZRELADDR = 0x30008000 如果直接从flash中启动还需要设置ZTEXTADDR地址。

Linux内核分析-网络[五]:网桥

看完了路由表,重新回到netif_receive_skb ()函数,在提交给上层协议处理前,会执行下面一句,这就是网桥的相关操作,也是这篇要讲解的容。 view plaincopy to clipboardprint? 1. s kb = handle_bridge(skb, &pt_prev, &ret, orig_dev); 网桥可以简单理解为交换机,以下图为例,一台linux机器可以看作网桥和路由的结合,网桥将物理上的两个局域网LAN1、LAN2当作一个局域网处理,路由连接了两个子网1.0和2.0。从eth0和eth1网卡收到的报文在Bridge模块中会被处理成是由Bridge收到的,因此Bridge也相当于一个虚拟网卡。 STP五种状态 DISABLED BLOCKING LISTENING LEARNING FORWARDING 创建新的网桥br_add_bridge [net\bridge\br_if.c] 当使用SIOCBRADDBR调用ioctl时,会创建新的网桥br_add_bridge。 首先是创建新的网桥: view plaincopy to clipboardprint?

1. d ev = new_bridge_dev(net, name); 然后设置dev->dev.type为br_type,而br_type是个全局变量,只初始化了一个名字变量 view plaincopy to clipboardprint? 1. S ET_NETDEV_DEVTYPE(dev, &br_type); 2. s tatic struct device_type br_type = { 3. .name = "bridge", 4. }; 然后注册新创建的设备dev,网桥就相当一个虚拟网卡设备,注册过的设备用ifconfig 就可查看到: view plaincopy to clipboardprint? 1. r et = register_netdevice(dev); 最后在sysfs文件系统中也创建相应项,便于查看和管理: view plaincopy to clipboardprint? 1. r et = br_sysfs_addbr(dev); 将端口加入网桥br_add_if() [net\bridge\br_if.c] 当使用SIOCBRADDIF调用ioctl时,会向网卡加入新的端口br_add_if。 创建新的net_bridge_port p,会从br->port_list中分配一个未用的port_no,p->br会指向br,p->state设为BR_STATE_DISABLED。这里的p实际代表的就是网卡设备。 view plaincopy to clipboardprint? 1. p = new_nbp(br, dev); 将新创建的p加入CAM表中,CAM表是用来记录mac地址与物理端口的对应关系;而刚刚创建了p,因此也要加入CAM表中,并且该表项应是local的[关系如下图],可以看到,CAM表在实现中作为net_bridge的hash表,以addr作为hash值,链入 net_bridge_fdb_entry,再由它的dst指向net_bridge_port。

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