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分析Linux操作系统内核各种方法浅谈
文章来源: 赛迪网技术社区 文章作者: 喻锋荣 发布时间: 2006-12-21   字体: [ ]  
 

  ● Kernel/:主要的核心代码,此目录下的文件实现了大多数linux系统的内核函数,其中最重要的文件当属sched.c。同样,和体系结构相关的代码在arch/*/kernel中。

  ● Drivers/:放置系统所有的设备驱动程序。每种驱动程序又各占用一个子目录:如,/block 下为块设备驱动程序,比如ide(ide.c)。如果你希望查看所有可能包含文件系统的设备是如何初始化的,你可以看 drivers/block/genhd.c中的device_setup()。它不仅初始化硬盘,也初始化网络,因为安装nfs文件系统的时候需要网络。

  ● Documentation/: 文档目录,没有内核代码,只是一套有用的文档,可惜都是English的,看看应该有用的哦。

  ● Fs/: 所有的文件系统代码和各种类型的文件操作代码,它的每一个子目录支持一个文件系统, 例如fat和ext2。

  ● Ipc/: 这个目录包含核心的进程间通讯的代码。

  ● Lib/: 放置核心的库代码。

  ● Net/: 核心与网络相关的代码。

  ● Modules/: 模块文件目录,是个空目录,用于存放编译时产生的模块目标文件。

  ● Scripts/: 描述文件,脚本,用于对核心的配置。

  一般,在每个子目录下,都有一个 Makefile 和一个Readme 文件,仔细阅读这两个文件,对内核源码的理解很有用。

  对Linux内核源码的分析,有几个很好的入口点:一个就是系统的引导和初始化,即从机器加电到系统核心的运行;另外一个就是系统调用,系统调用是用户程序或操作调用核心所提供的功能的接口。对于那些对硬件比较熟悉的爱好者,从系统的引导入手进行分析,可能来的容易一些;而从系统调用下口,则可能更合适于那些在dos或Uinx、Linux下有过C编程经验的高手。这两点,在后面还将介绍到。

  方法之二:以程序流程为线索,一线串珠

  从表面上看,Linux的源码就象一团扎乱无章的乱麻,其实它是一个组织得有条有理的蛛网。要把整个结构分析清楚,除了找出线头,还得理顺各个部分之间的关系,有条不紊的一点一点的分析。

  所谓以程序流程为线索、一线串珠,就是指根据程序的执行流程,把程序执行过程所涉及到的代码分析清楚。这种方法最典型的应用有两个:一是系统的初始化过程;二是应用程序的执行流程:从程序的装载,到运行,一直到程序的退出。

  为了简便起见,遵从循序渐进的原理,现就系统的初始化过程来具体的介绍这种方法。系统的初始化流程包括:系统引导,实模式下的初始化,保护模式下的初始化共三个部分。下面将一一介绍。

  Linux系统的常见引导方式有两种:Lilo引导和Loadin引导;同时 linux内核也自带了一个bootsect-loader。由于它只能实现linux的引导,不像前两个那样具有很大的灵活性(lilo可实现多重引导、loadin可在dos下引导linux),所以在普通应用场合实际上很少使用bootsect-loader。当然,bootsect- loader也具有它自己的优点:短小没有多余的代码、附带在内核源码中、是内核源码的有机组成部分,等等。

  bootsect-loader在内和源码中对应的程序是 /Arch/i386/boot/bootsect.S 。下面将主要是针对此文件进行的分析。

  几个相关文件:

<1> /Arch/i386/boot/bootsect.S
<2> /include/linux/config.h
<3> /include/asm/boot.h
<4> /include/linux/autoconf.h

  引导过程分析:

  对于Intel x86 PC , 开启电源后, 机器就会开始执行ROM BIOS的一系列系统测试动作,包括检查RAM,keyboard,显示器,软硬磁盘等等。执行完bios的系统测试之后,紧接着控制权会转移给ROM中的启动程序(ROM bootstrap routine);这个程序会将磁盘上的第0轨第0扇区(叫boot sector或MBR ,系统的引导程序就放在此处)读入内存中,并放到自0x07C0:0x0000开始的512个字节处;然后处理机将跳到此处开始执行这一引导程序;也即装入MBR中的引导程序后, CS:IP = 0x07C0:0x0000 。加电后处理机运行在与8086相兼容的实模式下。

  如果要用bootsect-loader进行系统引导,则必须把 bootsect.S编译连接后对应的二进制代码置于MBR; 当ROM BIOS 把bootsect.S编译连接后对应的二进制代码装入内存后,机器的控制权就完全转交给bootsect;也就是说,bootsect将是第一个被读入内存中并执行的程序。

  (参考链接: http://linux.ccidnet.com/art/741/20061220/981661_1.html)

 
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