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Linux系统关系族谱图：应用程序、内核、驱动程序、硬件详解目前，Linux软件工程师大致可分为两个层次：01Linux应用软件工程师（ApplicaTIon Software Engineer）：主要利用C库函数和Linux API 进行应用软件的编写；从事这方面的开发工作，主要需要学习：符合linux posix标准的API函数及系统调用，linux 的多任务编程技巧：多进程、多线程、进程间通信、多任务之间的同步互斥等，嵌入式数据库的学习，UI编程：QT、miniGUI等。
02Linux固件工程师（Firmware Engineer）：主要进行Bootloader、Linux的移植及Linux设备驱动程序的设计工作。
一般而言，固件工程师的要求要高于应用软件工程师的层次，而其中的Linux设备驱动编程又是Linux程序设计中比较复杂的部分，究其原因，主要包括如下几个方面：1 ）设备驱动属于Linux内核的部分，编写Linux设备驱动需要有一定的Linux操作系统内核基础；需要了解部分linux内核的工作机制与系统组成2）编写Linux设备驱动需要对硬件的原理有相当的了解，大多数情况下我们是针对一个特定的嵌入式硬件平台编写驱动的，例如：针对特定的主机平台：可能是三星的2410、2440，也可能是atmel的，或者飞思卡尔的等等3 ）Linux设备驱动中广泛涉及到多进程并发的同步、互斥等控制，容易出现bug；因为linux本身是一个多任务的工作环境，不可避免的会出现在同一时刻对同一设备发生并发操作4 ）由于属于内核的一部分，Linux设备驱动的调试也相当复杂。
linux设备驱动没有一个很好的IDE环境进行单步、变量查看等调试辅助工具；linux驱动跟linux内核工作在同一层次，一旦发生问题，很容易造成内核的整体崩溃。
在任何一个计算机系统中，大至服务器、PC机、小至手机、mp3/mp4播放器，无论是复杂的大型服务器系统还是一个简单的流水灯单片机系统，都离不开驱动程序的身影，没有硬件的软件是空中楼阁，没有软件的硬件只是一堆废铁，硬件是底层的基础，是所有软件。
Linux操作系统的内核设计分析Linux操作系统作为开源操作系统的代表，已经在各个领域得到了广泛应用。
而Linux操作系统的内核则是这个系统之所以能够运转的关键所在。
本文将就Linux操作系统的内核设计进行分析，并探讨其优劣之处。
一、Linux内核设计的基础Linux内核的设计基础主要包括以下几个方面：1. 开放源码Linux内核采用的是GPL协议，这意味着它是一个开放源码的项目。
这为世界各地的开发人员提供了极大的便利，方便他们进行开发和修改。
同时，这也确保了Linux内核的透明度，并且鼓励开发者贡献代码的同时，深度参与到Linux开源社区的构建和升级中。
2. 模块化Linux内核的构造采用的是模块化设计。
这种设计方式将内核代码分成独立的模块，每个模块都可以独立编译、加载和卸载。
采用模块化的设计，能够使得开发人员能够更加细致地打包、编译、并部署只包含他们需要的模块的系统。
3. 多任务Linux内核是一个基于多任务设计的系统。
这意味着它能够使得多个程序同时运行，并能够平滑高效地进行任务的切换。
这给开发人员提供了各种各样的自由，使得他们能够更加高效地进行开发。
4. 支持众多处理器架构Linux内核的支持范围非常广泛，它可以适配众多处理器架构。
这意味着一个制造商可以使用不同的处理器架构去生产设备，并且这些设备都能够安装和运行Linux操作系统。
5. 外层调用接口Linux内核支持开放式的外层调用接口。
这使得用户层可以很容易地调用Linux 内核执行某个任务。
这些用户层应用包括网上购物网站、应用程序和各种驱动程序。
6. 子系统Linux内核的子系统主要包括进程管理、内存管理、I/O管理和网络管理等。
二、Linux内核的优点Linux内核具有以下主要优点：1. 开源性Linux内核本身是一个开源的、由社区驱动的项目。
这意味着在它的附加组件和周边产品中，广大的开发者社区都可以为用户提供帮助和支持。
2. 安全性相比其他闭源操作系统，Linux内核在安全性方面更具优势。
linux操作系统的结构及详细说明linux的操作系统的结构你了解多少呢?下面由店铺为大家整理了linux操作系统的结构及详细说明的相关知识，希望对大家有帮助!linux操作系统的结构及详细说明：一、 linux内核内核是操作系统的核心，具有很多最基本功能，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。
Linux 内核由如下几部分组成：内存管理、进程管理、设备驱动程序、文件系统和网络管理等。
系统调用接口：SCI 层提供了某些机制执行从用户空间到内核的函数调用。
这个接口依赖于体系结构，甚至在相同的处理器家族内也是如此。
SCI 实际上是一个非常有用的函数调用多路复用和多路分解服务。
在 ./linux/kernel 中您可以找到 SCI 的实现，并在 ./linux/arch 中找到依赖于体系结构的部分。
1. 内存管理对任何一台计算机而言，其内存以及其它资源都是有限的。
为了让有限的物理内存满足应用程序对内存的大需求量，Linux 采用了称为“虚拟内存”的内存管理方式。
Linux 将内存划分为容易处理的“内存页”(对于大部分体系结构来说都是 4KB)。
Linux 包括了管理可用内存的方式，以及物理和虚拟映射所使用的硬件机制。
不过内存管理要管理的可不止 4KB 缓冲区。
Linux 提供了对 4KB 缓冲区的抽象，例如 slab 分配器。
这种内存管理模式使用 4KB 缓冲区为基数，然后从中分配结构，并跟踪内存页使用情况，比如哪些内存页是满的，哪些页面没有完全使用，哪些页面为空。
这样就允许该模式根据系统需要来动态调整内存使用。
为了支持多个用户使用内存，有时会出现可用内存被消耗光的情况。
由于这个原因，页面可以移出内存并放入磁盘中。
这个过程称为交换，因为页面会被从内存交换到硬盘上。
内存管理的源代码可以在 ./linux/mm 中找到。
2 .进程管理进程实际是某特定应用程序的一个运行实体。
Linux设备驱动程序原理及框架-内核模块入门篇内核模块介绍应用层加载模块操作过程内核如何支持可安装模块内核提供的接口及作用模块实例内核模块内核模块介绍Linux采用的是整体式的内核结构，这种结构采用的是整体式的内核结构，采用的是整体式的内核结构的内核一般不能动态的增加新的功能。
为此，的内核一般不能动态的增加新的功能。
为此，Linux提供了一种全新的机制，叫(可安装) 提供了一种全新的机制，可安装) 提供了一种全新的机制模块” )。
利用这个机制“模块”(module)。
利用这个机制，可以)。
利用这个机制，根据需要，根据需要，在不必对内核重新编译链接的条件将可安装模块动态的插入运行中的内核，下，将可安装模块动态的插入运行中的内核，成为内核的一个有机组成部分；成为内核的一个有机组成部分；或者从内核移走已经安装的模块。
正是这种机制，走已经安装的模块。
正是这种机制，使得内核的内存映像保持最小，的内存映像保持最小，但却具有很大的灵活性和可扩充性。
和可扩充性。
内核模块内核模块介绍可安装模块是可以在系统运行时动态地安装和卸载的内核软件。
严格来说，卸载的内核软件。
严格来说，这种软件的作用并不限于设备驱动，并不限于设备驱动，例如有些文件系统就是以可安装模块的形式实现的。
但是，另一方面，可安装模块的形式实现的。
但是，另一方面，它主要用来实现设备驱动程序或者与设备驱动密切相关的部分(如文件系统等)。
密切相关的部分(如文件系统等)。
课程内容内核模块介绍应用层加载模块操作过程内核如何支持可安装模块内核提供的接口及作用模块实例内核模块应用层加载模块操作过程内核引导的过程中，会识别出所有已经安装的硬件设备，内核引导的过程中，会识别出所有已经安装的硬件设备，并且创建好该系统中的硬件设备的列表树：文件系统。
且创建好该系统中的硬件设备的列表树：/sys 文件系统。
(udev 服务就是通过读取该文件系统内容来创建必要的设备文件的。
)。
linux系统结构框架
Linux系统一般有4个主要部分：内核、shell、文件系统和应用程序。
内核、shell和文件系统一起形成了基本的操作系统结构，它们使得用户可以运行程序、管理文件并使用系统。
1.内核：内核是操作系统的核心，具有很多最基本功能，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。
Linux 内核由如下几部分组成：内存管理、进程管理、设备驱动程序、文件系统和网络管理等。
2.Shell：shell是命令行解释器，可以为用户提供对系统的访问，也可以被用作程序或者脚本的命令行环境。
有多种shell可以选择，比如bash,zsh,ksh等。
3.文件系统：Linux系统使用一个基于文件的层级结构来组织和存储系统资源。
每个文件和目录都从根目录“/”开始，然后层层嵌套。
4.应用程序：Linux系统上可以运行各种应用程序，包括文本编辑器、浏览器、开发工具等。
应用程序为用户提供了使用系统的接口。
在更细致的层次结构上，Linux系统的内存管理分为几个主要组件，包括物理内存管理、虚拟内存管理以及内核内存管理等。
物理内存管理负责物理内存的分配和回收，虚拟内存管理则将物理内存映射到虚拟地址空间，并实现内存的共享和保护。
内核内存管理则负责内核空间的分配和释放，以及内核页面的交换等。
arm版本linux系统的启动流程ARM架构是一种常见的处理器架构，被广泛应用于嵌入式设备和移动设备中。
在ARM版本的Linux系统中，启动流程是非常重要的，它决定了系统如何从开机到正常运行。
本文将详细介绍ARM版本Linux系统的启动流程。
一、引导加载程序（Bootloader）引导加载程序是系统启动的第一阶段，它位于系统的固化存储器中，比如ROM或Flash。
在ARM版本的Linux系统中，常用的引导加载程序有U-Boot和GRUB等。
引导加载程序的主要功能是加载内核镜像到内存中，并将控制权转交给内核。
二、内核初始化引导加载程序将内核镜像加载到内存后，控制权被转交给内核。
内核初始化是系统启动的第二阶段，它主要完成以下几个步骤：1. 设置异常向量表：ARM架构中，异常是指硬件产生的中断或故障，比如系统调用、中断请求等。
内核需要设置异常向量表，以便正确处理异常。
2. 初始化处理器：内核对处理器进行初始化，包括设置页表、启用缓存、初始化中断控制器等。
3. 启动第一个进程：内核创建第一个用户进程（一般是init进程），并将控制权转交给它。
init进程是系统中所有其他进程的父进程，负责系统的初始化工作。
三、设备树（Device Tree）设备树是ARM版本Linux系统中的一种机制，用于描述硬件设备的相关信息。
在内核初始化过程中，内核会解析设备树，并建立设备树对象，以便后续的设备驱动程序使用。
设备树描述了硬件设备的类型、地址、中断等信息，以及设备之间的连接关系。
它使得内核能够在运行时自动识别和配置硬件设备，大大提高了系统的可移植性和灵活性。
四、启动初始化（Init）启动初始化是系统启动的第三阶段，它是用户空间的第一个进程（init进程）接管系统控制权后的操作。
启动初始化主要完成以下几个任务：1. 挂载根文件系统：启动初始化会挂载根文件系统，使得用户可以访问文件系统中的文件和目录。
2. 加载系统服务：启动初始化会加载并启动系统服务，比如网络服务、日志服务、时间同步服务等。
什么是Linux内核 Linux内核体系结构前言本文主要讲解什么是Linux内核，以及通过多张图片展示Linux内核的作用与功能，以便于读者能快速理解什么是Linux内核，能看懂Linux内核。
拥有超过1300万行的代码，Linux内核是世界上最大的开源项目之一，但是内核是什么，它用于什么?02什么是内核内核是与计算机硬件接口的易替换软件的最低级别。
它负责将所有以“用户模式”运行的应用程序连接到物理硬件，并允许称为服务器的进程使用进程间通信(IPC)彼此获取信息。
03内核还要分种类？是的，没错。
3.1 微内核微内核只管理它必须管理的东西:CPU、内存和IPC。
计算机中几乎所有的东西都可以被看作是一个附件，并且可以在用户模式下处理。
微内核具有可移植性的优势，因为只要操作系统仍然试图以相同的方式访问硬件，就不必担心您是否更改了视频卡，甚至是操作系统。
微内核对内存和安装空间的占用也非常小，而且它们往往更安全，因为只有特定的进程在用户模式下运行，而用户模式不具有管理员模式的高权限。
3.1.1 Pros可移植性安装占用空间小小内存占用安全3.1.2 Cons通过驱动程序，硬件更加抽象硬件可能反应较慢，因为驱动程序处于用户模式进程必须在队列中等待才能获得信息进程不能在不等待的情况下访问其他进程3.2 单内核单内核与微内核相反，因为它们不仅包含CPU、内存和IPC，而且还包含设备驱动程序、文件系统管理和系统服务器调用等内容。
单内核更擅长于访问硬件和多任务处理，因为如果一个程序需要从内存或运行中的其他进程中获取信息，那么它就有一条更直接的线路来访问信息，而不需要在队列中等待来完成任务。
但是，这可能会导致问题，因为在管理模式下运行的东西越多，如果行为不正常，就会有越多的东西导致系统崩溃。
3.2.1 Pros更直接地访问程序的硬件流程之间更容易通信如果支持您的设备，它应该不需要额外安装就可以工作进程反应更快，因为没有等待处理器时间的队列3.2.2 Cons较大安装体积较大内存占用不太安全，因为所有操作都在管理模式下运行04混合的内核混合内核能够选择在用户模式下运行什么，以及在管理模式下运行什么。
Input子系统初始化驱动架构目标：分析input子系统初始化驱动架构本文要点：1.input子系统重要数据结构及关系图2.input子系统初始化驱动架构input子系统结构图：Input子系统构建过程结构关系图注1：开发人员在初始化设备时，需初始化相应的输入设备类型evbit[]，按键值keybit[]，相对位移relbit[]等。
如：evbit[0] = BIT(EV_KEY)，表示此设备支持按键；keybit[BIT_WORD(BTN_0)] = BIT_MASK(BTN_0)，表示支持的上报值BTN_0；relbit[0] = BIT(REL_X) | BIT(REL_Y)，用于表示相对坐标值，如鼠标的位移。
主要数据结构间的关系：struct input_id {__u16 bustype; //总线类型，如#define BUS_HOST 0x19__u16 vendor; //制造商__u16 product; //产品id__u16 version; //版本};struct timer_list {……void (*function)(unsigned long);unsigned long data;};#define EV_MAX 0x1f#define EV_CNT (EV_MAX+1)#define KEY_MAX 0x2ff#define KEY_CNT (KEY_MAX+1)#define ABS_MAX 0x3f#define REP_MAX 0x01#define BITS_PER_BYTE 8#define DIV_ROUND_UP(x,y) (((x) + ((y) - 1)) / (y))#define BITS_TO_LONGS(nr) DIV_ROUND_UP(nr, BITS_PER_BYTE * sizeof(long))struct input_dev { //input子系统中唯一一个需要驱动开发人员填充的数据结构……struct input_id id;//和具体的handler匹配时，会用到unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; //需要开发人员填充unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; //需要开发人员填充//timer.data = (long) dev//timer.function = input_repeat_key;struct timer_list timer;//用于处理按键按下的时候重复上报键值int abs[ABS_MAX + 1];int absmin[ABS_MAX + 1];//#define REP_DELAY 0x00 ；rep[REP_DELAY] = 250int rep[REP_MAX + 1];// #define REP_PERIOD 0x01；rep[REP_PERIOD] = 33;struct list_head h_list;//list_add_tail_rcu(&handle->d_node, & dev->h_list);struct list_head node;//把自己链入到input_dev_list};static struct input_handler *input_table[8];struct input_device_id {kernel_ulong_t flags; //标志信息__u16 bustype;__u16 vendor;__u16 product;__u16 version;kernel_ulong_t evbit[INPUT_DEVICE_ID_EV_MAX / BITS_PER_LONG + 1];kernel_ulong_t keybit[INPUT_DEVICE_ID_KEY_MAX / BITS_PER_LONG + 1];kernel_ulong_t relbit[INPUT_DEVICE_ID_REL_MAX / BITS_PER_LONG + 1];kernel_ulong_t absbit[INPUT_DEVICE_ID_ABS_MAX / BITS_PER_LONG + 1];kernel_ulong_t mscbit[INPUT_DEVICE_ID_MSC_MAX / BITS_PER_LONG + 1];kernel_ulong_t ledbit[INPUT_DEVICE_ID_LED_MAX / BITS_PER_LONG + 1];kernel_ulong_t sndbit[INPUT_DEVICE_ID_SND_MAX / BITS_PER_LONG + 1];kernel_ulong_t ffbit[INPUT_DEVICE_ID_FF_MAX / BITS_PER_LONG + 1];kernel_ulong_t swbit[INPUT_DEVICE_ID_SW_MAX / BITS_PER_LONG + 1];kernel_ulong_t driver_info;};struct input_handler {……const struct file_operations *fops;int minor;//input_table[handler->minor >> 5] = handler;//用于判断此handler可以匹配哪些input_devconst struct input_device_id *id_table;const struct input_device_id *blacklist;//黑名单struct list_head h_list;// 指向和input_dev匹配成功后生成的对应的handle struct list_head node;// 把自己链入到input_handler_list};#define EVDEV_MINORS 32static struct evdev *evdev_table[EVDEV_MINORS];static char *input_devnode(struct device *dev, mode_t *mode) {return kasprintf(GFP_KERNEL, "input/%s", dev_name(dev)); }struct class input_class = {.name = "input",.devnode = input_devnode,};struct evdev {……int minor;struct input_handle handle;//非常重要的结构体，详见后续分析struct list_head client_list;//指向open设备时,生成的client(client在//上报按键值时，会用到)struct device dev;};struct input_handle {……struct input_dev *dev;struct input_handler *handler;//指向自己的handlerstruct list_head d_node;//把自己加入到匹配成功的input_dev-> h_liststruct list_head h_node;// 把自己加入到匹配成功的input_handler-> h_liststruct input_event {struct timeval time;//时间戳__u16 type; //上报事件的类型，将和dev->evbit里的相应位比较，//若相同，则表示支持这类事件__u16 code; //上报事件的值__s32 value; //说明按键时按下还是释放，0表示释放，非0表示按下};struct evdev_client {//上报的按键值、类型等，最终将封装成input_event，赋给buffer[]中的某//一项.#define EVDEV_BUFFER_SIZE 64struct input_event buffer[EVDEV_BUFFER_SIZE];struct evdev *evdev;//指向自己的evdevstruct list_head node;//加入到对应的evdev->client_list……};input子系统总体设计思想：一、input子系统初始化：static char *input_devnode(struct device *dev, mode_t *mode){return kasprintf(GFP_KERNEL, "input/%s", dev_name(dev));}struct class input_class = {.name = "input",.devnode = input_devnode,};static const struct file_operations input_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = input_open_file,};static int input_open_file(struct inode *inode, struct file *file) {……struct input_handler *handler;handler = input_table[iminor(inode) >> 5];new_fops = fops_get(handler->fops)；// evdev_handler->fopsfile->f_op = new_fops;new_fops->open(inode, file); //即int evdev_open(struct inode *inode, struct file *file) }-------------------------------------------------------------------------------------------- static unsigned int input_abs_bypass_init_data[]__initdata = {ABS_MT_TOUCH_MAJOR, //接触面的长轴ABS_MT_TOUCH_MINOR, //接触面的短轴，如果是圆形接触面，这个参数可以省略。
