Linux操作系统内核编译详解

最小的Linux操作系统制作过程详解一，什么是BabyLinuxBabyLinux不是一个完整的发行版，他是利用原有的一套完整的linux系统的内核原代码和编译工具，利用busybox内建的强大功能，在一张软盘上做的一个很小的linux系统。

他具备一个linux系统的基本特征，支持linux系统最常用的一百多个命令，支持多种文件系统，支持网络等等，你可以把他当做一张linux 起动盘和修复盘来用，你也可以把他当做一个静态路由的路由器软件，当然，你也可以把他当做一个linux玩具，向你的朋友炫耀linux可以做的多么小。

我把他叫做BabyLinux因为他很小巧，小的很可爱，像一个刚刚出生的小baby。

二．为什么要作这样一个linux先说说我一开始的想法，当我一开始接触linux的时候，看到书上说，linux 通常安装只需要60M左右的空间，但是我发现装在我硬盘上的Redhat 6.0确要占据好几百M的空间。

为什么我的linux这么大呢? 后来我发现，装在我机器上的那么多东西只有不到30%是我平时常用的，还有30%是我极少用到的，另外的40%基本上是不用的。

于是，我和大多数初学者一样，开始抱怨，为什么linux 不能做的精简一点呢?于是，我萌发了自己裁减系统的想法。

可惜那个时候我还没有听说过有LFS和Debain。

等到我积累了足够的linux知识后，我开始制作这样一个小系统。

制作这样一个小系统最大的意义在于，你可以通过制作系统了解linux的启动过程，学会ramdisk的使用，让你在短时间内学到更多的linux知识。

当然，你会得到很大的乐趣。

这个项目只是做一个具有基本特征的linux系统，如果你想自己做一个具有完整功能的linux，请阅读Linux From Scratch (LFS)文档。

三，什么人适合读这篇文档如果你是一个linux爱好者，并且很想了解linux的启动过程和系统的基本结构，而且是一个喜欢动手研究小玩意的人，那么这个文档可以满足你的需求。

petalinux-build -c u-boot的编译流程概述说明1. 引言1.1 概述本文旨在介绍petalinux-build -c u-boot命令的编译流程。

Petalinux是一款面向嵌入式Linux开发的工具，而U-Boot是一款应用于嵌入式系统的开源引导加载程序。

通过深入了解这两个工具，并对petalinux-build -c u-boot命令进行详细分析，我们可以更好地理解和掌握其编译流程。

1.2 文章结构本文主要分为五个部分：引言、编译流程概述、编译流程详解、注意事项和常见问题解答以及结论。

在引言中，我们将简要介绍文章的内容和目的。

接下来，在第二部分中，我们将概述Petalinux和U-Boot，并重点介绍petalinux-build -c u-boot命令的作用。

第三部分将详细解释编译流程，并包括准备工作、设置环境变量和构建U-Boot镜像等步骤。

在第四部分，我们将讨论常见错误和解决方法，提供编译优化技巧和建议，并指出其他注意事项。

最后，在结论部分，我们将对编译流程进行总结，并展望未来发展。

1.3 目的本文旨在帮助读者全面了解petalinux-build -c u-boot命令的编译流程。

通过讲解Petalinux和U-Boot的基本知识以及具体的编译步骤，读者可以深入了解如何正确地使用该命令，并解决在编译过程中可能遇到的问题。

同时，本文还将提供一些实用的编译优化技巧和建议，以帮助读者提高工作效率。

希望通过本文的阅读，读者能够更好地掌握petalinux-build -c u-boot命令的使用技巧，并在嵌入式Linux开发中取得更好的成果。

2. 编译流程概述:2.1 Petalinux简介:Petalinux是由Xilinx开发的一种嵌入式Linux开发工具套件，用于构建、定制和部署基于Xilinx处理器系统的嵌入式Linux系统。

它提供了一系列工具和文档，方便开发人员进行Linux镜像的配置、编译和调试。

Linux BOOTLOADER全程详解(Arm S3C2410)网上关于Linux的BOOTLOADER文章不少了,但是大都是vivi,blob等比较庞大的程序,读起来不太方便,编译出的文件也比较大,而且更多的是面向开发用的引导代码,做成产品时还要裁减,这一定程度影响了开发速度,对初学者学习开销也比较大,在此分析一种简单的BOOTLOADER,是在三星公司提供的2410 BOOTLOADER上稍微修改后的结果,编译出来的文件大小不超过4k,希望对大家有所帮助.1.几个重要的概念COMPRESSED KERNEL and DECOMPRESSED KERNEL压缩后的KERNEL,按照文档资料,现在不提倡使用DECOMPRESSED KERNEL,而要使用COMPRESSED KERNEL,它包括了解压器.因此要在ram分配时给压缩和解压的KERNEL提供足够空间,这样它们不会相互覆盖.当执行指令跳转到COMPRESSED KERNEL后,解压器就开始工作,如果解压器探测到解压的代码会覆盖掉COMPRESSED KERNEL,那它会直接跳到COMPRESSED KERNEL后存放数据,并且重新定位KERNEL,所以如果没有足够空间,就会出错.Jffs2 File System可以使armlinux应用中产生的数据保存在FLASH上,我的板子还没用到这个.RAMDISK使用RAMDISK可以使ROOT FILE SYSTEM在没有其他设备的情况下启动.一般有两种加载方式,我就介绍最常用的吧,把COMPRESSED RAMDISK IMAGE放到指定地址,然后由BOOTLOADER把这个地址通过启动参数的方式ATAG_INITRD2传递给KERNEL.具体看代码分析.启动参数(摘自IBM developer)在调用内核之前，应该作一步准备工作，即：设置Linux 内核的启动参数。

Linux 2.4.x 以后的内核都期望以标记列表(tagged list)的形式来传递启动参数。

LINUX操作系统LINUX操作系统Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。

下面就由店铺为大家详解介绍一下LINUX操作系统吧！一、Linux的产生Linux是一种计算机操作系统，通常被称为类Unix系统，这是因为Linux和Unix有着很深的渊源。

在计算机非常昂贵的年代，只有在大学或大型企业中才能够接触到计算机，人们非常希望多个用户能同时连接到一台计算机并同时使用它。

于是，计算机科学家开始研究分时系统。

分时系统是将CPU的运行时间分为很小的时间片，多个用户任务可以通过交替占有时间片的方式实现快速交互使用CPU。

由于时间片是很短的一段时间，以至于每个用户任务、每个用户好像在独占CPU，独占整个计算机系统。

在研究人员的不懈努力下，1969年，AT&T公司贝尔实验室开发出了Unix系统。

1986年，芬兰赫尔辛基大学的Andrew Tanenbaum教授为了给学生讲授《计算机操作系统》课程，开发出了Minix系统，这是Unix 的一个变体。

1991年，Andrew Tanenbaum教授的学生Linus Torvalds，由于对课堂上使用的Minix系统不太满意，于是开始在386 PC机上试着改进Minix系统。

1991年8月，Linus Torvalds在comp.os.minix新闻组贴上了以下这段话：“你好，所有使用minix的人，我正在为386(486)AT做一个免费的操作系统，只是为了爱好，……”Linus最初为自己的这套系统取名为freax，他将源代码放在了芬兰的一个FTP站点上供大家下载。

该站点的管理员认为这个系统是Linus的Minix系统，因此建立了一个名为Linux的文件夹来存放它。

于是，Linus的“爱好”就成了今天微软的头号对手，功能强大且价格低廉的Linux操作系统。

1993年底94年初，Linux 1.0终于诞生了！Linux1.0已经是一个功能完备的操作系统，而且内核写得紧凑高效，可以充分发挥硬件的性能，在4M内存的80386机器上也表现得非常好，至今人们还在津津乐道于此。

Linux内核数据结构之kfifo详解本⽂分析的原代码版本： 2.6.24.4kfifo的定义⽂件： kernel/kfifo.ckfifo的头⽂件： include/linux/kfifo.h kfifo是内核⾥⾯的⼀个First In First Out数据结构，它采⽤环形循环队列的数据结构来实现，提供⼀个⽆边界的字节流服务，并且使⽤并⾏⽆锁编程技术，即当它⽤于只有⼀个⼊队线程和⼀个出队线程的场情时，两个线程可以并发操作，⽽不需要任何加锁⾏为，就可以保证kfifo的线程安全。

下⽂着重于代码剖析，各部分代码后⾯有关键点说明，同时可参考注释进⾏理解：struct kfifo {unsigned char *buffer; /* the buffer holding the data : ⽤于存放数据的缓存 */unsigned int size; /* the size of the allocated buffer : 空间的⼤⼩，在初化时将它向上扩展成2的幂，为了⾼效的进⾏与操作取余，后⾯会详解 */unsigned int in; /* data is added at offset (in % size) ：如果使⽤不能保证任何时间最多只有⼀个读线程和写线程，需要使⽤该lock实施同步*/unsigned int out; /* data is extracted from off. (out % size) ：⼀起构成⼀个循环队列。

in指向buffer中队头，⽽且out指向buffer中的队尾 */spinlock_t *lock; /* protects concurrent modifications ：⽤于put和get过程中加锁防⽌并发*/}; 以上是kfifo的数据结构，kfifo主要提供了如下操作： //根据给定buffer创建⼀个kfifostruct kfifo *kfifo_init(unsigned char *buffer, unsigned int size,gfp_t gfp_mask, spinlock_t *lock);//给定size分配buffer和kfifostruct kfifo *kfifo_alloc(unsigned int size, gfp_t gfp_mask,spinlock_t *lock);//释放kfifo空间void kfifo_free(struct kfifo *fifo);//向kfifo中添加数据unsigned int kfifo_put(struct kfifo *fifo,const unsigned char *buffer, unsigned int len);//从kfifo中取数据unsigned int kfifo_get(struct kfifo *fifo,unsigned char *buffer, unsigned int len);　//获取kfifo中有数据的buffer⼤⼩　unsigned int kfifo_len(struct kfifo *fifo);（1）初始化部分：/* 创建队列 */struct kfifo *kfifo_init(unsigned char *buffer, unsigned int size,gfp_t gfp_mask, spinlock_t *lock){struct kfifo *fifo;/* size must be a power of 2 ：判断是否为2的幂*/BUG_ON(!is_power_of_2(size));fifo = kmalloc(sizeof(struct kfifo), gfp_mask);if (!fifo)return ERR_PTR(-ENOMEM);fifo->buffer = buffer;fifo->size = size;fifo->in = fifo->out = 0;fifo->lock = lock;return fifo;}/* 分配空间 */struct kfifo *kfifo_alloc(unsigned int size, gfp_t gfp_mask, spinlock_t *lock){unsigned char *buffer;struct kfifo *ret;if (!is_power_of_2(size)) { /*判断是否为2的幂 */BUG_ON(size > 0x80000000);size = roundup_pow_of_two(size); /* 如果不是则向上扩展成2的幂 */}buffer = kmalloc(size, gfp_mask);if (!buffer)return ERR_PTR(-ENOMEM);ret = kfifo_init(buffer, size, gfp_mask, lock);if (IS_ERR(ret))kfree(buffer);return ret;}巧妙点①：保证buffer size为2的幂 通常循环队列⼊队和出队操作要不断的对size 进⾏求余，⼀般采⽤ mInOffset % size(其他类似) 的⽅法，但是乘、除和求余等会执⾏多次加法器运算，它们没有单纯的加法运算效率⾼，更没有位运算效率⾼。

MBR和GRUB概述Linux 的启动流程目前比较流行的方式主要是以下步骤：1、引导器（例如 GRUB）启动；2、内核启动；3、系统进程启动与配置。

本文以 GRUB 为研究对象，对 GRUB 启动与内核启动两个部分进行描述，关于系统进程的进一步启动与配置将用另一篇文章来说明。

常见的目录结构（以 CentOS 5.3 为例）：/boot|-- System.map-2.6.18-128.el5|-- System.map-2.6.18-128.el5xen|-- config-2.6.18-128.el5|-- config-2.6.18-128.el5xen|-- initrd-2.6.18-128.el5.img|-- initrd-2.6.18-128.el5xen.img|-- lost+found|-- memtest86+-1.65|-- message|-- symvers-2.6.18-128.el5.gz|-- symvers-2.6.18-128.el5xen.gz|-- vmlinuz-2.6.18-128.el5|-- vmlinuz-2.6.18-128.el5xen|-- xen-syms-2.6.18-128.el5|-- xen.gz-2.6.18-128.el5`-- grub|-- device.map|-- e2fs_stage1_5|-- fat_stage1_5|-- ffs_stage1_5|-- grub.conf|-- iso9660_stage1_5|-- jfs_stage1_5|-- menu.lst -> ./grub.conf|-- minix_stage1_5|-- reiserfs_stage1_5|-- splash.xpm.gz|-- stage1|-- stage2|-- ufs2_stage1_5|-- vstafs_stage1_5`-- xfs_stage1_5图一： CentOS 5.3 的 /boot 目录目录分作两大部分，一个是 /boot 目录下除 grub 目录以外的所有文件，这些是 Linux 的内核以及内核启动相关的一些文件；另一个就是 grub 下的所有文件， GRUB 引导器启动所需要的所有文件都在 grub 目录下。

initrd详解（转）1．什么是 Initrdinitrd 的英⽂含义是 boot loader initialized RAM disk，就是由 boot loader 初始化的内存盘。

在 linux内核启动前， boot loader 会将存储介质中的 initrd ⽂件加载到内存，内核启动时会在访问真正的根⽂件系统前先访问该内存中的 initrd ⽂件系统。

在 boot loader 配置了 initrd 的情况下，内核启动被分成了两个阶段，第⼀阶段先执⾏ initrd ⽂件系统中的“某个⽂件“，完成加载驱动模块等任务，第⼆阶段才会执⾏真正的根⽂件系统中的 /sbin/init 进程。

这⾥提到的“某个⽂件“，Linux2.6 内核会同以前版本内核的不同，所以这⾥暂时使⽤了“某个⽂件“这个称呼，后⾯会详细讲到。

第⼀阶段启动的⽬的是为第⼆阶段的启动扫清⼀切障爱，最主要的是加载根⽂件系统存储介质的驱动模块。

我们知道根⽂件系统可以存储在包括IDE、SCSI、USB在内的多种介质上，如果将这些设备的驱动都编译进内核，可以想象内核会多么庞⼤、臃肿。

Initrd 的⽤途主要有以下四种：1. linux 发⾏版的必备部件linux 发⾏版必须适应各种不同的硬件架构，将所有的驱动编译进内核是不现实的，initrd 技术是解决该问题的关键技术。

Linux 发⾏版在内核中只编译了基本的硬件驱动，在安装过程中通过检测系统硬件，⽣成包含安装系统硬件驱动的initrd，⽆⾮是⼀种即可⾏⼜灵活的解决⽅案。

2. livecd 的必备部件同 linux 发⾏版相⽐，livecd 可能会⾯对更加复杂的硬件环境，所以也必须使⽤ initrd。

3. 制作 Linux usb 启动盘必须使⽤ initrdusb 设备是启动⽐较慢的设备，从驱动加载到设备真正可⽤⼤概需要⼏秒钟时间。

如果将 usb 驱动编译进内核，内核通常不能成功访问 usb 设备中的⽂件系统。