深入探究Linux内核文件结构(linux内核文件结构)

Linux内核是操作系统的核心，是Linux操作系统的灵魂所在。它负责管理硬件设备、进程、文件系统、内存管理等重要任务，是Linux操作系统的更底层，也是最关键的部分。为了更好地理解Linux内核的运行机制，我们需要。

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linux内核文件结构简介

Linux内核文件结构是指Linux内核代码的组织架构。它由一系列头文件、源文件、Makefile文件组成，这些文件按照一定的目录结构进行组织。

一般而言，Linux内核文件结构由以下几个主要部分组成：

1.内核源代码树

内核源代码树是整个内核文件结构的核心，也是最重要的部分。它包含着Linux操作系统的所有源代码，包括Linux操作系统的系统调用、中断处理程序、内存管理、设备管理、文件系统等各个模块的源代码。

内核源代码树的目录结构比较复杂，其根目录为”/”，并且不同的版本之间会有较大的变化。内核源代码树的目录结构根据其功能的不同分为多个子目录，如arch(体系结构相关代码)、kernel(内核核心代码)、drivers(设备驱动代码)、mm(内存管理代码)、net(网络协议代码)等等。

2.内核头文件

内核头文件包含了内核代码中使用到的所有变量、函数等定义信息。它们定义了Linux内核的各种数据结构和函数接口，帮助开发人员快速便捷地编写内核代码。

内核头文件分布在多个目录中，如/usr/include/linux/、/usr/include/a/等等。开发者在编写内核代码时，只需要包含相应的头文件即可。

3.内核Makefile文件

内核Makefile文件是Linux内核的构建文件。这些Makefile文件包括一系列规则，可以自动地生成内核代码中的一些文件，以及为内核的构建过程提供支持。

在内核源代码目录中，有很多Makefile文件，其中最重要的是根目录下的Makefile文件。这个Makefile文件提供了基本的内核编译规则，例如内核构建的目标、编译器、编译选项等等。

4.内核配置文件

内核配置文件包含了各种内核选项和模块的配置信息。在内核构建过程中，开发者可以根据自己的需求进行自定义配置，以便构建出与其需求更符合的内核。

内核配置文件位于内核源代码根目录下的.config文件中。在使用内核代码时，需要先对其进行配置才能进行编译、链接及安装等操作。

内核文件结构的作用

掌握Linux内核文件结构，对于Linux内核的理解和掌握至关重要。以下是内核文件结构的主要作用：

1.提供可维护性

Linux内核文件结构使得内核代码变得更加易于维护。它将内核代码划分为不同的模块，每个模块负责不同的任务。这种划分使得开发者能够更快地定位问题，并更加迅速地进行调试。

2.提供灵活性

内核文件结构为开发者提供灵活的选择和自由度。开发者可以选择使用哪些模块，以及如何组装和构建这些模块。这种灵活性使得开发者能够快速地添加或删除各种特性和功能，并快速进行内核的迭代和更新。

3.提高可移植性

内核文件结构为不同的体系结构提供了不同的代码。这种结构使得Linux内核可以跨越不同的体系结构，从而提高了Linux内核的可移植性。开发者只需要编写一套代码就可以在多个不同的体系结构上运行。

Linux内核文件结构是Linux内核的基础架构，掌握Linux内核文件结构是理解Linux内核的关键所在。仔细研究内核文件结构，可以更好地理解Linux内核的工作原理，以及如何开发、调试和定位Linux内核的问题。希望本文可以为有志于的开发者提供一些有用的指导和建议。

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什么是linux内核

Linux 内核设计的理念主要有这几个点：

MutiTask，多任务

P，对称多处理

ELF，可执行文件链接格式

Monolithic Kernel，宏内核

MutiTask

MutiTask 的意思是多任务，代表着 Linux 是一个多任务的操作系统。多任务意味着可以有多个任务同时执行，这里的「同时」可以是并发或并行：

对于单核 CPU 时，可以让每个任务执行一小段时间，时间到就切换另外一个任务，从宏观角度看，一段时间内执行了多个任务，这被称为并发。

对于多核 CPU 时，多个任务可以同时被不同核心的 CPU 同时执行，这被称为并行。

P

P 的意思是对称多处理，代表着每个 CPU 的地位是相等的，对资源的使用权限也是相同的，多个 CPU 共享同一个内存，每个 CPU 都可以访问完整的内存和硬件资源。

这个特点决定了 Linux 操作系统不会有某个 CPU 单独服务应用程序或内核程序，而是每个程序都可以被分配到任意一个 CPU 上被执行。

ELF

ELF 的意思是可执行文件链接格式，它是 Linux 操作系统中可执行文件的存储格式;

ELF 文件格式

ELF 把文件分成了一个个分段，每一个段都有自己的作用，具体每个段的作用这里就不详细说明了，感兴趣的同学可以去看《程序员的自我修养——链接、装载和库》这本书。

另外，ELF 文件有两种索引，Program header table 中记录了「运行时」所需的段，而 Section header table 记录了二进制文件中各个「段的旅茄首地址」。

那 ELF 文件怎么生成的呢巧祥？

我们编写的代码，首先通过「编译器」编译成汇编代码，接着通过「汇编器」变成目标代码，也就是目标文件，最后通过「链接器」把多个目标文件以及调用的各种函数库链接起来，形成一个可执行文件，也就是 ELF 文件。

那 ELF 文件是怎么被执行的呢？

执行 ELF 文件的时候，会通过「装载器」把 ELF 文件装载孝镇搏到内存里，CPU 读取内存中宏内核的特征是系统内核的所有模块，比如进程调度、内存管理、文件系统、设备驱动等，都运行在内核态。

不过，Linux 也实现了动态加载内核模块的功能，例如大部分设备驱动是以可加载模块的形式存在的，与内核其他模块解藕，让驱动开发和驱动加载更为方便、灵活。

Linux是由

Linus Torvalds

开发的

类UNIX

的操作系统，Linux主要特点是开源的，因此我们可以免费使用来当做服务器。

Linux严格分为两个含义。

1.广泛的Linux是指Linux发行版

2.狭义的Linux是指

Linux内核

Linux内核是操作系统的基础，介于硬件和软件之间，并且内核位于操作系统中,操作系统将在硬件和软件之间进行调解，Linux内核是操作系统核心部分的功能。

二：内核的基本性能

1.流程管理

在Linux内核中，程序的执行状态以进程为单位昌汪进行管理。此外，内缺败核为每个进程准备一个名为task_stract结构的

数据结构

。

2.进程调度程序

可执行状态等待哪个进程以哪个顺序执行,由于基本上不可能运行比CPU数量更多的进程，因此运行过程的效伏迅颤率非常重要。

3.内存管理

在Linux内核中，使用

物理内存

和虚拟内存管理数据。通过分配对应于物理

存储器

的虚拟地址，而不是实际为每个进程分配物理存储器地址，可以使用容量远大于实际物理存储器容量的存储器。它使它成为可能。此外，由于每个进程都分配了自己的虚拟地址，因此每个进程的内存空间是独立的，并且不会违反其他进程的内存。

3.文件系统

它以文件的形式提供存储数据的访问方法。所有数据都以文件的形式进行管理。/ Directory（

根目录

）作为顶点，内核本身作为文件和目录的存在。

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