第12章内核模块
实验目的了解内核模块的概念和特点
学习如何编写一个内核模块
掌握内核模块的实现机制，学会模块的加载和卸载
主要内容
背景知识
?内核模块概述
?内核模块编程
?内核模块机制的实现
实验内容
?通过内核模块显示进程控制块信息
内核模块概述
内核模块
?是在核心空间运行的一种目标文件，不能单独执行但其
代码可在运行时链接到系统中作为内核的一部分执行或
卸载。Linux内核模块是一种特有的机制，它由一组函数和数据结构组成，可作为独立程序来编译。
?当模块被安装时，它被链接到内核中，可在系统启动时
进行模块安装，称静态加载；也可在系统运行时进行模
块安装，称动态加载。
内核模块概述
内核模块的主要作用
?是动态地增加或减少内核功能，许多情况下用户需要增
加内核态程序。
9例如，添加一个文件系统或设备驱动程序，而这类程
序运行在内核态，工作在核心空间，由于它们种类繁
多、体积庞大，要求内核全部包含进去是十分困难的
，于是Linux提供了一种称为可动态加载和卸载的内核
模块（Loadable Kernel Modules，LKM）机制，通过
模块（Loadable Kernel Modules，LKM）机制，通过
模块机制来实现系统运行时对内核功能的动态扩充，
就能大大提高单内核操作系统的灵活性与可扩展性。
内核模块概述
Linux内核模块
?是一个编译好的、具有特定格式的独立目标文件，用户
可通过系统提供的一组与模块相关的命令将内核模块加
载进内核，当内核模块被加载后，它有以下特点：
91）与内核一起运行在相同的内核态和内核地址空间；
92）运行时具有与内核同样的特权级；
93）可方便地访问内核中的各种数据结构。
内核模块概述
Linux内核模块
?被载入内核的内核模块代码与静态编译进内核的代码没有区别，内核模块与内核中的其他模块交互只需采用函数调用，此外，内核模块还可以很容易地被移出内核，当用户不再需要某功能模块时，可以自动地将它从内核卸载以节省系统主存开销，配置十分灵活。
内核模块概述
Linux内核模块
?Linux内核需要对载入的内核模块进行管理，管理内核模块主要有两项任务：
9一是内核符号表管理；
9二是维护内核模块的引用计数。
?内核将资源登记在符号表中，当内核模块被加载后，模块可以通过符号表使用内核中的资源，
9新模块载入内核时，系统把新模块提供的符号加进符
号表中，这样新载入模块就可访问已装载模块提供的
资源；
资源
9在卸载一个模块时，系统释放分配给该模块的所有系
统资源，如内核主存区等，同时将该模块提供的符号
统资源如内核主存区等同时将该模块提供的符号
从符号表中删除。
内核模块概述
Linux内核模块
?由于所有内核模块在加载后都在同一地址空间中，内核模块之间可相互引用各自导出的符号，因此内核模块之间会产生依赖性：
9如果A模块需要用到B模块导出的符号，而B模块没有被
载入内核的话，A模块的加载就会出错；
载内核块载会
9同样，一个内核模块如果有其他内核模块引用它导出
的符号内核也不允许该内核模块被卸载内核模块
的符号，内核也不允许该内核模块被卸载，内核模块
的引用计数器便用来管理内核模块之间的依赖性。
如果一个内核模块被依赖它的引用计数就会增加；
9如果一个内核模块被依赖，它的引用计数就会增加；
当依赖减少时，相应的引用计数也会减少；一个内核
模块有在引用计数为0时候才允许被卸载
模块只有在引用计数为时候才允许被卸载。
主要内容
背景知识
?内核模块概述
?内核模块编程
?内核模块机制的实现
实验内容
?通过内核模块显示进程控制块信息
内核模块编程
内核模块的结构
?编写“Hello,world!”内核模块
内核模块编程
内核模块的结构
?编写“Hello,world!”内核模块
内核模块编程
编译与加载
?在v2.6中，编译、链接后生成的内核模块后缀为.ko，
编译过程中首先会到内核源代码目录下，读取顶层k fil
makefile文件，然后返回模块源代码所在的目录继续编译。
k fil
?编译内核模块的makefile，只需要下面一行：
9obj-m:=hello.o
生成的内核模块为hello ko
?hello.ko。
?如果需要生成一个名为mymodule.ko的内核模块，并且该内核模块的源代码来源于modulesrc1.c和
modulesrc2.c两个文件，makefile应该写成如下形式：
9obj-m:=mymodule.o
9module-objs:=modulesrc1.o modulesrc2.o
内核模块编程
编译与加载
?如果用户采用这种makefile，在调用make命令时，需要将内核源代码所在目录作为一个参数传递给make命令。
?例如，如果v2.6的内核源代码位于/usr/src/linux-2.6下，用户模块源代码所在目录应该使用的make命令为：make-C/usr/src/linux-2.6M=`pwd`modules
9make-C/usr/src/linux-2.6 M=`pwd`modules
内核模块编程 编译与加载makefile还提供另一种形式，用户可指定内核源代码所在?
的目录。?对于“hello world!”对于“hello world!例子，在makefile中指定内核源代码的方式为：
/*如果定义了KERNELRELEASE宏，则可直接通过配置内核的内核源代码目录编译文件*/
ifneq($(KERNELRELEASE),)
obj-m:= hello.o else
/*否则，需要从命令行获取配置内核的内核源代码目录信息，并编译文件*/
KERNELDIR ?=/lib/modules/$(shell uname -r)/build KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD:= $(shell pwd)
default:
$(MAKE)-C$(KERNELDIR)M=$(PWD)modules $(MAKE)-C$(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
endif
内核模块编程
编译与加载
?在这个makefile中，KERNELDIR指定内核的源代码目录，
该目录通过当前运行内核使用的模块目录中的build符号
链接指定。
?当编译好内核模块后，用户以超级用户身份就可将内核模块加载到内核中。
?内核提供modutils软件包供用户对内核模块进行管理，该软件包安装后会在/sbin目录下安装insmod、rmmod、
ksyms、lsmod、modprobe等实用程序
内核模块编程
编译与加载
?insmod命令
9把需要载入的模块以目标代码形式加载进内核中，
insmod自动调用modules_init( )函数中定义的过程运
行，超级用户使用这个命令，其格式为：
#insmod[path]modulename
–# insmod [path]modulename
?rmmod命令
9将已经载入内核的模块从内核中卸载，rmmod自动调用
modules_exit( )函数中定义的过程运行，命令格式为#rmmod[path]modulename
–# rmmod [path]modulename
内核模块编程 编译与加载
?ksyms命令
9用来显示内核符号和模块符号信息。来符符息
?lsmod命令
9显示已经载入内核的所有模块信息，包括被载入模块的载内的所有模块息包被载模块的模块名、大小和引用计数等，命令格式为：–# lsmod
9对于本节中的hello模块，超级用户可用以下命令加载模块：
–#insmod hello.ko
内核模块编程
内核符号表
?是一个用来存放所有模块可以访问的符号，以及对应地址的特殊数据结构，模块的链接是将模块插入到内核的过程，模块所导出的符号都将成为内核符号表的一部分。模块根据符号表从核心空间获取主存地址，从而确保在核心空间中正确地运行，对于从模块中导出的符号，在符号表中会包含第3列“所属模块”，在v2.6内核中，用户可从
/proc/kallsyms中以文本方式读取内核符号表。
内核模块编程
内核符号表
?在v2.4内核中，缺省情况下，模块中的非静态全局变量及函数在模块加载后会输出到内核符号表，而在v2.6内核中，缺省情况下，这些符号不会被输出到内核符号表中。如果模块需要导出符号供其他模块使用，应该使用下面定义的两个宏：
9EXPORT_SYMBOL(name)
9EXPORT_SYMBOL_GPL(name)
Linux内核—文件系统模块的设计和开发 郑小辉 摘要：目前，Linux技术已经成为IT技术发展的热点，投身于Linux技术研究的社区、研究机构和软件企业越来越多，支持Linux的软件、硬件制造商和解决方案提供商也迅速增加，Linux在信息化建设中的应用范围也越来越广，Linux产业链已初步形成，并正在得到持续的完善。随着整个Linux产业的发展，Linux技术也处在快速的发展过程中，形成了若干技术热点。 本文介绍了Linux的发展和特点，以及与其他文件系统的区别。文中主要是对Linux2.4.0内核文件系统源代码的分析，并参考其文件格式设计一个简洁的文件系统。源代码的分析主要介绍了VFS文件系统的结构，Linux自己的Ext2文件系统结构，以及文件系统中的主要函数操作。 在设计的简洁文件系统中，通过调用一些系统函数实现了用户的登录、浏览目录、创建目录、更改目录、创建文件以及退出系统功能。 关键字：Linux 源代码分析文件系统Ext2 Linux内核
Linux kernel -Design and development for the File System Module Zheng xiaohui Abstract: Currently, Linux IT technology has become a hot development technology. Participating in Linux technology research communities, research institutes and software enterprises are in support of Linux more and more, software and hardware manufacturers and solution providers have increased rapidly, In the development of the information industry the Linux application is also increasing, Linux industry chain has taken shape, and is sustained improvemently. With the entire industry in the development of Linux, and Linux is also at the rapid development process, formed a number of technical points. This paper presents the development of Linux and features, and with other file system differences. The main text of the document is Linux2.4.0 system kernel source code analysis, and I reference its file format to design a simple file system. The analysis of the source code mainly on the VFS file system structure, Linux Ext2 its own file system structures, file systems and the main function operation. In the design of the file simple system, some system function is used to achieve function such as: the user's login, browse catalogs, create directories, Change directory, create documents and withdraw from the system function and etc. Key words: Linux, the source code, file system, Ext2, Linux kernel
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/e7258071.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
编译在arm板上运行的内核模块 前两天被这个事情搞晕了，看视频的时候感觉编译一个内核模块很简单的， 就是修改makefile 的两个地方，但是自己一做就出现问题了，因为我是自己自 学的，身边没有可以指导的人，所以很多都要靠自己摸索了，我自己编译的时 候出现很多警告信息和错误，提示找不到头文件，还有一些看不懂的信息，到 处找资料，但是都没有说清楚，看了很久也没看出什么对自己有用的东西，看 的头晕，准备放弃了，今天在学习的时候又去看结果看到一篇博文，才焕然大 悟，makefile 里面要改的源代码路径是移植到arm 板上的linux 源代码，才突然 想起来，我自己改错了，就是要把路径指上你开发板上运行的linux 内核源代 码的顶层路径，我是用的通过nfs 启动系统的，是按照国嵌的视频一步步做的， 所以我的路径在我的nfs 所在的路径。这些问题对于一些学了很久的人来说可 能很低级，但是对于初学者来说可能碰到后半天搞不好，所以写下来供参考。 。。下面是我自己找的一个小实验： #include #include MODULE_LICENSE(“GPL”);MODULE_AUTHOR(“David Xie”);MODULE_DESCRIPTION(“Hello World Module”);MODULE_ALIAS(“a simplest module”);static int __init hello_init(){ printk(KERN_EMERG”Hello World!\n”);return 0;}static void __exit hello_exit(){ printk(KERN_EMERG “Goodbye Cruel World!\n”);}module_init(hello_init);module_exit(hello_exit);第一步是编译，首先要做的是设置交叉编译器，修改makefile，打开makefile 文件， 如下：ifneq ($(KERNELRELEASE),)obj-m := hello.oelseKDIR := /forlinux/kernel/linux-2.6.28all:make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-clean:rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symversendif 首先需要指定kernel 的源代码路径:我的是KDIR
1、给出下面语言的相应文法。L1={a n b n c i|n≥1,i≥0} 从n，i的不同取值来把L1分成两部分：前半部分是anbn：A→aAb|ab后半部分是ci：B→Bc|ε所以整个文法G1[S]可以写为：G1(S):S→AB；A→aAb|ab；B→cB|ε 3、构造一个DFA，它接受 ={a，b}上所有包含ab的字符串。 （要求：先将正规式转化为NFA，再将NFA确定化，最小化）
4、对下面的文法G: E →TE ’ E ’→+E|ε T →FT ’ T ’→T|ε F →PF ’ F ’ →*F ’|ε P →(E)|a|b|∧ （1）证明这个文法是LL(1)的。 （2）构造它的预测分析表。 (1)FIRST(E)={(,a,b,^}FIRST(E')={+, ε}FIRST(T)={(,a,b,^}FIRST(T')={(,a,b,^,ε} FIRST(F)={(,a,b,^}FIRST(F')={*,ε}FIRST(P)={(,a,b,^}FOLLOW(E)={#,)} FOLLOW(E')={#,)}FOLLOW(T)={+,),#}FOLLOW(T')={+,),#}FOLLOW(F)={(,a,b,^,+,),#} FOLLOW(F')={(,a,b,^,+,),#}FOLLOW(P)={*,(,a,b,^,+,),#} (2)考虑下列产生式: '→+'→'→'→E E T T F F P E a b ||*|()|^||εεε FIRST(+E)∩FIRST(ε)={+}∩{ε}=φ FIRST(+E)∩FOLLOW(E')={+}∩{#,)}=φ FIRST(T)∩FIRST(ε)={(,a,b,^}∩{ε}=φ FIRST(T)∩FOLLOW(T')={(,a,b,^}∩{+,),#}=φ FIRST(*F')∩FIRST(ε)={*}∩{ε}=φ FIRST(*F')∩FOLLOW(F')={*}∩{(,a,b,^,+,),#}=φ
Linux内核参数修改方法 由于Linux的内核参数信息都存在内存中，因此可以通过命令直接修改，并且修改后直接生效。但是，当系统重新启动后，原来设置的参数值就会丢失，而系统每次启动时都会自动去/etc/sysctl.conf文件中读取内核参数，因此将内核的参数配置写入这个文件中，是一个比较好的选择。 首先打开/etc/sysctl.conf文件，查看如下两行的设置值，这里是： kernel.shmall = 2097152 kernel.shmmax = 4294967295 如果系统默认的配置比这里给出的值大，就不要修改原有配置。同时在/etc/sysctl.conf文件最后，添加以下内容： fs.file-max = 6553600 kernel.shmmni = 4096 kernel.sem = 250 32000 100 128 net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000 net.core.rmem_default = 4194304 net.core.rmem_max = 4194304 net.core.wmem_default = 262144 net.core.wmem_max = 262144 这里的“fs.file-max = 6553600”其实是由“fs.file-max = 512 * PROCESSES”得到的，我们指定PROCESSES的值为12800，即为“fs.file-max =512 *12800”。 sysctl.conf文件修改完毕后，接着执行“sysctl -p”使设置生效。 ［root@localhost ~］# sysctl -p 常用的内核参数的含义如下。 kernel.shmmax：表示单个共享内存段的最大值，以字节为单位，此值一般为物理内存的一半，不过大一点也没关系，这里设定的为4GB，即 “4294967295/1024/1024/1024=4G”。 kernel.shmmni：表示单个共享内存段的最小值，一般为4kB，即4096bit. kernel.shmall：表示可用共享内存的总量，单位是页，在32位系统上一页等于4kB，也就是4096字节。 fs.file-max：表示文件句柄的最大数量。文件句柄表示在Linux系统中可以打开的文件数量。 ip_local_port_range：表示端口的范围，为指定的内容。 kernel.sem：表示设置的信号量，这4个参数内容大小固定。 net.core.rmem_default：表示接收套接字缓冲区大小的缺省值（以字节为单位）。 net.core.rmem_max ：表示接收套接字缓冲区大小的最大值（以字节为单位） net.core.wmem_default：表示发送套接字缓冲区大小的缺省值（以字节为单位）。 net.core.wmem_max：表示发送套接字缓冲区大小的最大值（以字节为单位）。
编译原理的复习提纲 1.编译原理=形式语言+编译技术 2.汇编程序： 把汇编语言程序翻译成等价的机器语言程序 3.编译程序： 把高级语言程序翻译成等价的低级语言程序 4.解释执行方式： 解释程序，逐个语句地模拟执行 翻译执行方式： 翻译程序，把程序设计语言程序翻译成等价的目标程序 5.计算机程序的编译过程类似，一般分为五个阶段： 词法分析、语法分析、语义分析及中间代码生成、代码优化、目标代码生成 词法分析的任务： 扫描源程序的字符串，识别出的最小的语法单位（标识符或无正负号数等） 语法分析是： 在词法分析的基础上的，语法分析不考虑语义。语法分析读入词法分析程序识别出的符号，根据给定的语法规则，识别出各个语法结构。 语义分析的任务是检查程序语义的正确性，解释程序结构的含义，语义分析包括检查变量是否有定义，变量在使用前是否具有值，数值是否溢出等。
语法分析完成之后，编译程序通常就依据语言的语义规则，利用语法制导技术把源程序翻译成某种中间代码。所谓中间代码是一种定义明确、便于处理、独立于计算机硬件的记号系统，可以认为是一种抽象机的程序 代码优化的主要任务是对前一阶段产生的中间代码进行等价变换，以便产生速度快、空间小的目标代码 编译的最后一个阶段是目标代码生成，其主要任务是把中间代码翻译成特定的机器指令或汇编程序 编译程序结构包括五个基本功能模块和两个辅助模块 6.编译划分成前端和后端。 编译前端的工作包括词法分析、语法分析、语义分析。编译前端只依赖于源程序，独立于目标计算机。前端进行分析 编译后端的工作主要是目标代码的生成和优化后端进行综合。独立于源程序，完全依赖于目标机器和中间代码。 把编译程序分为前端和后端的优点是： 可以优化配置不同的编译程序组合，实现编译重用，保持语言与机器的独立性。 7.汇编器把汇编语言代码翻译成一个特定的机器指令序列 第二章 1.符号，字母表，符号串，符号串的长度计算P18，子符号串的含义，符号串的简单运算XY，Xn， 2.符号串集合的概念，符号串集合的乘积运算，方幂运算，闭包与正闭包的概念P19，P20A0 ={ε} 3.重写规则，简称规则。非xx（V
linux 内核参数修改 配置 Linux 内核参数(2种方法),修改后不用重启动更新: /sbin/sysctl -p 第一种:打开/etc/sysctl.conf 复制如下内容 kernel.shmall = 2097152 kernel.shmmax = 2147483648 kernel.shmmni = 4096 kernel.sem = 250 32000 100 128 fs.file-max = 65536 net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000 net.core.rmem_default=262144 net.core.wmem_default=262144 net.core.rmem_max=262144 net.core.wmem_max=262144 第二种:打开终端 cat >> /etc/sysctl.conf< kernel.shmall = 2097152 kernel.shmmax = 2147483648 kernel.shmmni = 4096 kernel.sem = 250 32000 100 128 fs.file-max = 65536 net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000 net.core.rmem_default=262144 net.core.wmem_default=262144 net.core.rmem_max=262144 net.core.wmem_max=262144 EOF 这里，对每个参数值做个简要的解释和说明。 （1）shmmax：该参数定义了共享内存段的最大尺寸（以字节为单位）。缺省为32M，对于oracle来说，该缺省值太低了，通常将其设置为2G。（2）shmmni：这个内核参数用于设置系统范围内共享内存段的最大数量。该参数的默认值是 4096 。通常不需要更改。 （3）shmall：该参数表示系统一次可以使用的共享内存总量（以页为单位）。缺省值就是2097152，通常不需要修改。(共享内存段的数量，以页为主，每个页是4K） （4）sem：该参数表示设置的信号量。一般大于maxproc的一点就行了。 （5）file-max：该参数表示文件句柄的最大数量。文件句柄设置表示在linux系统中可以打开的文件数量。 修改好内核以后，执行下面的命令使新的配置生效。 [root @linux1 /root]# /sbin/sysctl -p 以 root 用户身份运行以下命令来验证您的设置： /sbin/sysctl -a | grep shm /sbin/sysctl -a | grep sem /sbin/sysctl -a | grep file-max /sbin/sysctl -a | grep ip_local_port_range 例如： # /sbin/sysctl -a | grep shm kernel.shmmni = 4096 kernel.shmall = 2097152 kernel.shmmax = 2147483648
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
1.翻译程序：将某一种语言（源语言）程序转换为与其逻辑上等价的另一种语言（目标语言） 程序。 编译程序：源语言为高级语言，目标语言为汇编语言或机器语言的翻译程序。 汇编程序：源语言为汇编语言，目标语言为机器语言的翻译程序。 解释程序：源语言程序作为输入，但不产生目标程序，而是边解释边执行源程序本身。 2.解释器与编译器的主要区别在于：运行目标程序时的控制权在解释器而不在目标程序。 3.编译程序的工作过程可划分五个阶段： ①词法分析：从左到右一个字符一个字符的读入源程序，对构成源程序的字符串进行扫描 和分解，从而识别出一个个单词（也称单词符号或简称符号） ②语法分析：在词法分析的基础上将单词序列分解成各类语法短语，如“程序”，“语句”， “表达式”等等 ③语义分析和中间代码生成：语义分析是在语法分析程序确定出语法短语后，审查有无语义 错误，并为代码生成阶段收集类型信息。完成语法分析和语义 处理工作后，编译程序将源程序变成一种内部表示形式，这种 内部表示形式叫做中间语言或称中间代码，它是一种结构简单、 含义明确的记号系统。 ④代码优化：为了使生成的目标代码更为高效，可以对产生的中间代码进行变换或进行改造， 这就是代码的优化。 ⑤目标代码生成：目标代码生成阶段的任务就是是把中间代码变换成特定机器上的绝对指令 代码或可重定位的指令代码或汇编指令代码。 4.前端(Front-End)——与目标机无关的部分 后端(Back-End )——与目标机有关的部分 5.编译系统：编译程序与运行系统合称编译系统 6.遍：对源程序或源程序的中间结果从头到尾扫描一次，并做有关的加工处理，生成新的中 间结果或目标程序。 7.文法是一个四元组：G[S]=(VN, VT, P, S) VN：非终结符集合； VT ：终结符集合； P ：产生式集合（α→β或α∷=β）； S ：开始符号(或称根符号，识别符号)。 若S ->α,α∈V*，则称α为文法G的句型 若S ->α,α,α∈VT*，则称α为文法G的句子 语言是所有句子构成的集合，它是所有终结符号串所组成的集合VT*的子集，即L(G) VT* 8.0型文法又叫短语文法，它所确定的语言称为0型语言。 1型文法,上下文敏感文法或上下文有关文法。 2型文法,上下文无关文法 3型文法线性文法、正则文法或正规文法 规范(最右)推导即任何一步α->β都是对α中的最右非终结符进行替换的，规范(最左)归约文法可唯一地确定一个语言 子树与短语：在句型所对应的语法树中，若某些符号按从左到右的顺序组成某棵子树的末端结点，那么由这些末端结点所组成的符号串是相对于子树根结点的短语。 原则上语法树有多少棵子树，就有多少个短语。
对于每一个配置选项，用户可以回答"y"、"m"或"n"。其中"y"表示将相应特性的支持或设备驱动程序编译进内核；"m"表示将相应特性的支持或设备驱动程序编译成可加载模块，在需要时，可由系统或用户自行加入到内核中去；"n"表示内核不提供相应特性或驱动程序的支持。只有<>才能选择M 1. General setup（通用选项） [*]Prompt for development and/or incomplete code/drivers，设置界面中显示还在开发或者还没有完成的代码与驱动，最好选上，许多设备都需要它才能配置。 [ ]Cross-compiler tool prefix，交叉编译工具前缀，如果你要使用交叉编译工具的话输入相关前缀。默认不使用。嵌入式linux更不需要。 [ ]Local version - append to kernel release，自定义版本，也就是uname -r可以看到的版本，可以自行修改，没多大意义。 [ ]Automatically append version information to the version string，自动生成版本信息。这个选项会自动探测你的内核并且生成相应的版本，使之不会和原先的重复。这需要Perl的支持。由于在编译的命令make-kpkg 中我们会加入- –append-to-version 选项来生成自定义版本，所以这里选N。 Kernel compression mode (LZMA)，选择压缩方式。 [ ]Support for paging of anonymous memory (swap)，交换分区支持，也就是虚拟内存支持，嵌入式不需要。 [*]System V IPC，为进程提供通信机制，这将使系统中各进程间有交换信息与保持同步的能力。有些程序只有在选Y的情况下才能运行，所以不用考虑，这里一定要选。 [*]POSIX Message Queues，这是POSIX的消息队列，它同样是一种IPC(进程间通讯)。建议你最好将它选上。 [*]BSD Process Accounting，允许进程访问内核，将账户信息写入文件中，主要包括进程的创建时间/创建者/内存占用等信息。可以选上，无所谓。 [*]BSD Process Accounting version 3 file format，选用的话统计信息将会以新的格式（V3）写入，注意这个格式和以前的v0/v1/v2 格式不兼容，选不选无所谓。 [ ]Export task/process statistics through netlink (EXPERIMENTAL)，通过通用的网络输出工作/进程的相应数据，和BSD不同的是，这些数据在进程运行的时候就可以通过相关命令访问。和BSD类似，数据将在进程结束时送入用户空间。如果不清楚，选N（实验阶段功能，下同）。 [ ]Auditing support，审计功能，某些内核模块需要它（SELINUX），如果不知道，不用选。 [ ]RCU Subsystem，一个高性能的锁机制RCU 子系统，不懂不了解，按默认就行。 [ ]Kernel .config support，将.config配置信息保存在内核中，选上它及它的子项使得其它用户能从/proc/ config.gz中得到内核的配置,选上，重新配置内核时可以利用已有配置Enable access to .config through /proc/config.gz，上一项的子项，可以通过/proc/ config.gz访问.config配置，上一个选的话，建议选上。 (16)Kernel log buffer size (16 => 64KB, 17 => 128KB) ，内核日志缓存的大小，使用默认值即可。12 => 4 KB，13 => 8 KB，14 => 16 KB单处理器，15 => 32 KB多处理器，16 => 64 KB，17 => 128 KB。 [ ]Control Group support（有子项），使用默认即可，不清楚可以不选。 Example debug cgroup subsystem，cgroup子系统调试例子 Namespace cgroup subsystem，cgroup子系统命名空间 Device controller for cgroups，cgroups设备控制器
Linux之TCPIP内核参数优化 /proc/sys/net目录 所有的TCP/IP参数都位于/proc/sys/net目录下（请注意，对/proc/sys/net目录下内容的修改都是临时的，任何修改在系统重启后都会丢失），例如下面这些重要的参数： 参数（路径+文件） 描述 默认值 优化值 /proc/sys/net/core/rmem_default 默认的TCP数据接收窗口大小（字节）。 229376 256960 /proc/sys/net/core/rmem_max 最大的TCP数据接收窗口（字节）。 131071 513920 /proc/sys/net/core/wmem_default 默认的TCP数据发送窗口大小（字节）。
229376 256960 /proc/sys/net/core/wmem_max 最大的TCP数据发送窗口（字节）。 131071 513920 /proc/sys/net/core/netdev_max_backlog 在每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时，允许送到队列的数据包的最大数目。 1000 2000 /proc/sys/net/core/somaxconn 定义了系统中每一个端口最大的监听队列的长度，这是个全局的参数。 128 2048 /proc/sys/net/core/optmem_max 表示每个套接字所允许的最大缓冲区的大小。
20480 81920 /proc/sys/net/ipv4/tcp_mem 确定TCP栈应该如何反映内存使用，每个值的单位都是内存页（通常是4KB）。第一个值是内存使用的下限；第二个值是内存压力模式开始对缓冲区使用应用压力的上限；第三个值是内存使用的上限。在这个层次上可以将报文丢弃，从而减少对内存的使用。对于较大的BDP 可以增大这些值（注意，其单位是内存页而不是字节）。 94011 125351 188022 131072 262144 524288 /proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem 为自动调优定义socket使用的内存。第一个值是为socket接收缓冲区分配的最少字节数；第二个值是默认值（该值会被rmem_default覆盖），缓冲区在系统负载不重的情况下可以增长到这个值；第三个值是接收缓冲区空间的最大字节数（该值会被rmem_max覆盖）。 4096 87380 4011232 8760 256960 4088000 /proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem 为自动调优定义socket使用的内存。第一个值是为socket发送缓冲区分配的最少字节数；第二个值是默认值（该值会被wmem_default覆盖），缓冲区在系统负载不重的情况下可以增长到这个值；第三个值是发送缓冲区空间的最大字节数（该值会被wmem_max覆盖）。 4096 16384 4011232
Linux内核配置编译和加载 Linux内核模块 Linux内核结构非常庞大，包含的组件也非常多，想要把我们需要的部分添加到内核中，有两个方法：直接编译进内核和模块机制 由于直接编译进内核有两个缺点，一是生成的内核过大，二是每次修改内核中功能，就必须重新编译内核，浪费时间。因此我们一般采用模块机制，模块本身不被编译进内核映像，只有在加载之后才会成为内核的一部分，方便了修改调试，节省了编译时间。 配置内核 (1)在drivers目录下创建hello目录存放hello.c源文件 (2)在hello目录下新建Makefile文件和Kconfig文件 Makefile文件内容： obj-y += hello.o //要将hello.c编译得到的hello.o连接进内核 Kconfig文件内容： 允许编译成模块，因此使用了tristate (3)在hello目录的上级目录的Kconfig文件中增加关于新源代码对应项目的编译配置选项 修改即driver目录下的Kconfig文件，添加
source "drivers/hello/Kconfig" //使hello目录下的Kconfig起作用 (4)在hello目录的上级目录的Makefile文件中增加对新源代码的编译条目 修改driver目录下的Makefile文件，添加 obj-$(CONFIG_HELLO_FOR_TEST) += hello/ //使能够被编译命令作用到 (5)命令行输入“make menuconfig”，找到driver device，选择select，发现test menu 已经在配置菜单界面显示出来 (6)选择test menu进入具体的配置，可以选择Y/N/M，这里我选择编译为M，即模块化 (7)保存退出后出现 (8)进入kernels目录中使用“ls -a”查看隐藏文件，发现多出.config隐藏文件，查看.config 文件
如果你对内核驱动模块一无所知，请先学习内核驱动模块的基础知识。 如果你已经入门了内核驱动模块，但是仍感觉有些模糊，不能从整体来了解一个内核驱动模块的结构，请赏读一下这篇拙文。 如果你已经从事内核模块编程N年，并且道行高深，也请不吝赐教一下文中的疏漏错误。 本文中我将实现一个简单的Linux字符设备，旨在大致勾勒出linux内核模块的编写方法的轮廓。其中重点介绍ioctl的用途。 我把这个简单的Linux字符设备模块命名为hello_mod. 设备类型名为hello_cl ass 设备名为hello 该设备是一个虚拟设备，模块加载时会在/sys/class/中创建名为hello_class 的逻辑设备，在/dev/中创建hello的物理设备文件。模块名为hello_mod，可接受输入字符串数据（长度小于128），处理该输入字符串之后可向外输出字符串。并且可以接受ioctl（）函数控制内部处理字符串的方式。 例如： a.通过write函数写入“Tom”，通过ioctl函数设置langtype=chinese，通过read函数读出的数据将会是“你好！Tom/n” b.通过write函数写入“Tom”，通过ioctl函数设置langtype=english，通过read函数读出的数据将会是“hello！Tom/n” c.通过write函数写入“Tom”，通过ioctl函数设置langtype=pinyin，通过read函数读出的数据将会是“ni hao！Tom/n” 一般的内核模块中不会负责设备类别和节点的创建，我们在编译完之后会得到.o或者.k o文件，然后insmod之后需要mk nod来创建相应文件，这个简单的例子 中我们让驱动模块加载时负责自动创建设备类别和设备文件。这个功能有两个步骤， 1）创建设备类别文件class_cr eate(); 2）创建设备文件dev ice_create(); 关于这两个函数的使用方法请参阅其他资料。 linux设备驱动的编写相对wi ndows编程来说更容易理解一点因为不需要处理IR P，应用层函数和内核函数的关联方式浅显易懂。 比如当应曾函数对我的设备调用了open()函数，而最终这个应用层函数会调用我的设备中的自定义open()函数，这个函数要怎么写呢， 我在我的设备中定义的函数名是hello_mod_open，注意函数名是可以随意定义，但是函数签名是要符合内核要求的，具体的定义是怎么样请看
sysdef kmtune -l 仅供参考： acctresume 和acctsuspend 只在启用HP-UX 统计时使用。这些变量是统计日志文件所在文件系统（缺省情况下为/var/adm）的百分比。在文件系统自 由空间降到acctsuspend指定的百分比（绝对百分比）时，即终止统计；只有达到分配给acctresume的百分比时才能恢复。 例如: acctsuspend 分配0 (假定缺省的文件系统值)- 当自由空间低于minfree（缺省情况下为10%，在bdf输出中文件系统将显 示100%使用）时，统计将被终止。如果acctresume为80，当文件系统的利用率降到80%时（bdf显示），就会再次启用统 计。重新启用统计后，就会产生“Accounting resumed”信息。 欲了解其它信息，请参考/usr/share/doc/doc_map.txt中所列的统计白皮书以及统计帮助信息。bufpages 这个值以前用于定义为文件系统IO中使用的高速缓冲区分配的物理内存量（以4096字节页面为单位）。 以前的HP-UX版本一般将10% 的物理内存用于此任务，但是最近的版本已实现了内存的动态分配。在10.X版中，如果 bufpages是一个非零值，它就成为高速缓冲区可用内存页面的最大值，实质变成一个限制，尽管可能很少使用，但不会超过这个值。在10.X版中，bufpages经常设为0，它表示请求动态高速缓冲区，dbc_min_pct 和dbc_max_pct参数将设置一个高速缓冲区允许的可用内存的最小和最大百分比。 在9.X版中，高速缓冲区的内存用bufpages变量明确确定。如果/etc/conf/dfile (700系列)或/etc/conf/gen/S800（800系列）中缺少了这个变量，高速缓冲区就被设为可用内存的10%；否则该值以页面（4096字节）数填入。 create_fastlinks 允许在HFS文件系统内创建高速符号链接。版本注释中应当包含有关的附加信息。从根本上来说，高速符号链接减少了磁盘 块访问，从而略微减少磁盘IO。 * 注：在10.0以前的800系统或9.0以前的700系统上没有这个变量。 dbc_max_pct 和dbc_min_pct 这两个变量定义缓冲文件系统页（也叫做高速缓冲区）可用的内存百分比范围。适当取值一般可以产生以下效果： - 低于或等于95% 的读缓冲命中率- 低于或等于70% 的写缓冲命中率 用sar -b 5 5 (分别为%rcache 和%wcache)可以对该值进行监视。也许可以保证减少读缓冲命中。 为高速缓冲分配过多内存的另一个现象可能是用户响应时间中无法解释的偶然或间歇性停顿。dbc_min_pct的缺省值是5， dbc_max_pct的缺省值是50。在许多情况下，建议为高速缓冲区分配200mb或更少的内存空间。Dbc_max_pct是机器上一个 主要的减少对象，在其中可以观察到内存压力，以及刚才所描述的停顿。 default_disk_ir
<内核模块>实验报告 题目: 内核模块实验 1、实验目的 模块是Linux系统的一种特有机制，可用以动态扩展操作系统内核功能。编写实现某些特定功能的模块，将其作为内核的一部分在管态下运行。本实验通过内核模块编程在/porc文件系统中实现系统时钟的读操作接口。 2、实验内容 设计并构建一个在/proc文件系统中的内核模块clock，支持read()操作，read()返回值为一字符串，其中包块一个空格分开的两个子串，分别代表https://www.doczj.com/doc/e7258071.html,_sec和https://www.doczj.com/doc/e7258071.html,_usec。 3、实验原理 Linux模块是一些可以作为独立程序来编译的函数和数据类型的集合。在装载这些模块时，将它的代码链接到内核中。Linux模块可以在内核启动时装载，也可以在内核运行的过程中装载。如果在模块装载之前就调用了动态模块的一个函数，那么这次调用将会失败。如果这个模块已被加载，那么内核就可以使用系统调用，并将其传递到模块中的相应函数。 4、实验步骤 编写内核模块 文件中主要包含init_module()，cleanup_module()，proc_read_clock()三个函数。其中init_module()，cleanup_module()负责将模块从系统中加载或卸载，以及增加或删除模块在/proc中的入口。read_func()负责产生/proc/clock被读时的动作。 内核编译部分过程:
过程持续较长时间. ●编译内核模块Makefile文件 Makefile CC＝gcc MODCFLAGS := -Wall -D__KERNEL__ -DMODULE –DLINUX clock.o :clock.c /usr/include/linux//version.h $(CC) $(MODCFLAGS) –c clock.c echo insmod clock.o to turn it on echo rmmod clock to turn ig off echo 编译完成之后生成clock.o模块文件。 注:此参考makefile文件包含错误, 于是从网上寻找相关教程自行修改得到合适的Makefile文件 ●内核模块源代码clock.c #define MODULE #define MODULE_VERSION “1.0” #define MODULE_NAME “clock” #include