《Linux内核设计与实现》 读书笔记(2)--内核开发准备
《Linux内核设计与实现》 读书笔记(2)--内核开发准备
在尝试内核开发之前，需要对内核有个整体的了解。包括：
- 获取内核源码
- 内核源码的结构
- 编译内核的方法
- 内核开发的特点
1. 获取内核源码
内核是开源的，所有获取源码特别方便，参照以下的网址，可以通过git或者直接下载压缩好的源码包。
2. 内核源码的结构
| 目录 | 说明 |
|---|---|
| arch | 特定体系结构的代码 |
| block | 块设备I/O层 |
| crypo | 加密API |
| Documentation | 内核源码文档 |
| drivers | 设备驱动程序 |
| firmware | 使用某些驱动程序而需要的设备固件 |
| fs | VFS和各种文件系统 |
| include | 内核头文件 |
| init | 内核引导和初始化 |
| ipc | 进程间通信代码 |
| kernel | 像调度程序这样的核心子系统 |
| lib | 同样内核函数 |
| mm | 内存管理子系统和VM |
| net | 网络子系统 |
| samples | 示例，示范代码 |
| scripts | 编译内核所用的脚本 |
| security | Linux 安全模块 |
| sound | 语音子系统 |
| usr | 早期用户空间代码（所谓的initramfs） |
| tools | 在Linux开发中有用的工具 |
| virt | 虚拟化基础结构 |
3. 编译内核的方法
还未实际尝试过手动编译内核，只是用yum更新过内核。这部分等以后手动编译过再补上。
安装新的内核后，重启时会提示进入哪个内核。当多次安装新的内核后，启动列表会很长（因为有很多版本的内核），显得不是很方便。
下面介绍3种删除那些不用的内核的方法：(是如何安装的就选择相应的删除方法)
3.1 rpm 删除法
rpm -qa | grep kernel* (查找所有linux内核版本)
rpm -e kernel-(想要删除的版本)
3.2 yum 删除法
yum remove kernel-(要删除的版本)
3.3 手动删除
删除/lib/modules/目录下不需要的内核库文件
删除/usr/src/kernel/目录下不需要的内核源码
删除/boot目录下启动的核心档案禾内核映像
更改grub的配置，删除不需要的内核启动列表
4. 内核开发的特点
4.1 无标准C库
为了保证内核的小和高效，内核开发中不能使用C标准库，所以连最常用的printf函数也没有，但是还好有个printk函数来代替。
4.2 使用GNU C，推荐用gcc 4.4或以后的版本来编译内核
因为使用GNU C，所有内核中常使用GNU C中的一些扩展：
4.2.1 内联函数
内联函数在编译时会在它被调用的地方展开，减少了函数调用的开销，性能较好。但是，频繁的使用内联函数也会使代码变长，从而在运行时占用更多的内存。
所以内联函数使用时最好要满足以下几点：函数较小，会被反复调用，对程序的时间要求比较严格。
内联函数示例：static inline void sample();
4.2.2 内联汇编
内联汇编用于偏近底层或对执行时间严格要求的地方。示例如下：
unsigned int low, high;
asm volatile("rdtsc" : "=a" (low), "=d" (high));
/* low 和 high 分别包含64位时间戳的低32位和高32位 */
4.2.3 分支声明
如果能事先判断一个if语句时经常为真还是经常为假，那么可以用unlikely和likely来优化这段判断的代码。
/* 如果error在绝大多数情况下为0(假) */
if (unlikely(error)) {
/* ... */
}
/* 如果success在绝大多数情况下不为0(真) */
if (likely(success)) {
/* ... */
}
4.3 没有内存保护
因为内核是最低层的程序，所以如果内核访问的非法内存，那么整个系统都会挂掉！！所以内核开发的风险比用户程序开发的风险要大。而且，内核中的内存是不分页的，每用一个字节的内存，物理内存就少一个字节。所以内核中使用内存一定要谨慎。
4.4 不使用浮点数
内核不能完美的支持浮点操作，使用浮点数时，需要人工保存和恢复浮点寄存器及其他一些繁琐的操作。
4.5 内核栈容积小且固定
内核栈的大小有编译内核时决定的，对于不用的体系结构，内核栈的大小虽然不一样，但都是固定的。
查看内核栈大小的方法：
ulimit -a | grep "stack size"
4.6 同步和并发
Linux是多用户的操作系统，所以必须处理好同步和并发操作，防止因竞争而出现死锁。
4.7 可移植性
Linux内核可用于不用的体现结构，支持多种硬件。所以开发时要时刻注意可移植性，尽量使用体系结构无关的代码。
