Linux内核源码目录结构

　　工具
　　1.1.1.1 硬件工具
　　PC 机一台
　　1.1.1.2 软件工具
　　软件 Source Insight
　　Linux 源码“iTop4412_Kernel_3.0_xxx”（在光盘目录“/Android 源码”文件夹下，xxx表示日期）
　　1.1.2 预备课程
　　视频教程“01-烧写、编译以及基础知识视频”→“实验 12-使用 Source Insight 加载和阅读内核源码”
　　使用手册“3.5 Source Insight 的安装和使用”
　　1.1.3 视频资源
　　本节配套视频为“视频 01_内核开发基础”

　　Linux 体系结构
　　如下图所示，Linux 体系结构，从大的方面可以分为用户空间（User Space）和内核空间（Kernel Space）。
　　
　　用户空间中包含了 C 库，用户的应用程序。在某些体系结构图中还包含了 shell，当然shell 脚本也是 Linux 体系中不可缺少的一部分。
　　内核空间包括硬件平台、平台依赖代码、内核、系统调用接口。
　　在任何一个现代操作系统中，都是分层的。为什么需要分层呢？
　　从程序员的角度分析，将 linux 底层和和应用分开，将 linux 底层和应用分开，做应用的做应用，做底层的做底层，各干各的。经济学的基本原理是，分工产生效率。
　　从安全性的角度分析，是为了保护内核。现代 CPU 通常都实现了不同的工作模式。
　　以 ARM 为例：ARM 实现了 7 种工作模式，不同模式下 CPU 可以执行的指令或者访问的寄存器不同： （1）用户模式 usr （2）系统模式 sys（3）管理模式 svc（4）快速中断 fiq（5）外部中断irq（6）数据访问终止 abt（7）未定义指令异常。如果任何一个上层应用都可以调用都可以调用寄存器，那样肯定是无法稳定执行的。而且因为出现了这个问题，出现了一个新的学科“现代操作系统”，如果大家感兴趣可以看一下“现代操作系统”相关文章或者书籍。
　　以 X86 为例：X86 实现了 4 个不同级别的权限，Ring0―Ring3 ;Ring0 下可以执行特权指令，可以访问 IO 设备；Ring3 则有很多的限制
　　如果分析一下 Android 的，这方面做的更加“丧心病狂”，Android 所有的 APK 应用程序，都是在 Java 虚拟机上面运行，应用程序更加远离底层。
　　另外，用户空间和内核空间是程序执行的两种不同状态，可以通过“系统调用”和“硬件中断”来完成用户空间到内核空间的转移。

　　Linux 内核结构
　　这一节，分析一下内核结构。
　　如下图所示，是 Linux 内核结构图。
　　
　　SCI 层（System Call Interface），这一层是给应用用户空间提供一套标准的系统调用函数来访问 Linux。前面分析 Linux 体系结构的时候，介绍过任何一类现代操作系统都不会允许上层应用直接访问底层，在 Linux 中，内核提供了一套标准接口，上层应用就可以通过这一套标准接口来访问底层。
　　PM（Procees Management），这一部分包括具体创建创建进程（fork、exec），停止进程（kill、exit），并控制他们之间的通信（signal 等）。还包括进程调度，控制活动进程如何共享 CPU。这一部分是 Linux 已经做好的，在写驱动的时候，只需要调用对应的函数即可实现这些功能，例如创建进程、进程通信等等。
　　MM（Memory Management），内存管理的主要作用是控制多个进程安全的共享内存区域。
　　VFS（Virtual File Systems），虚拟文件系统，隐藏各种文件系统的具体细节，为文件操作提供统一的接口。在 Linux 中“一切皆文件”，这些文件就是通过 VFS 来实现的。Linux 提供了一个大的通用模型，使这个模型包含了所有文件系统功能的集合。如下图所示，是一个虚拟文件系统的结构图。
　　
　　Device Drivers 设备驱动，这一部分就是需要学习和掌握的。Linux 内核中有大量的代码在设备驱动程序部分，用于控制特定的硬件设备。
　　Linux 驱动一般分为网络设备、块设备、字符设备、杂项设备，需要编写的只有字符设备，杂项设备是不容易归类的一种驱动，杂项设备和字符设备有很多重合的地方。
　　网络协议栈，Linux 内核中提供了丰富的网络协议实现。

　　Linux 内核源码目录结构
　　Linux 内核源码采用树形结构。功能相关的文件放到不同的子目录下面，使程序更具有可读行。
　　使用 Source Insight 打开源码，如下图所示，可以看到源码是树形结构。
　　
　　下面来介绍每一个目录的作用。
　　arch 目录是平台目录。处理器原厂提供一套 Linux 内核的源码，那么在这个目录下都有一套针对具体处理器 CPU 的子目录。每个 CPU 的子目录，又进一步分解为 boot，mm，kernel 等子目录，分别控制系统引导，内存管理，系统调用，动态调频，主频率设置部分等。
　　在 arch 目录中有关键的平台文件。任何一款支持 Linux 的处理器，都有一部分内核代码是针对特定的处理器来提供的，具体的实现就是通过平台文件。
　　迅为 iTOP-4412 的平台文件，是 arch→arm→mach-exynos→mach-itop4412.c。
　　arch→arm→boot 目录，默认编译生成的内核镜像是在这个目录下。
　　在 arch→arm→kernel 目录中，有针对具体 CPU 处理器的代码，有相关内核特性实现方式，如信号处理等。这一部分当然是芯片厂商做好了，4412 的这部分就是三星已经做好的部分。
　　在 arch→arm→lib 目录中，有一些和硬件相关库函数，后面学习驱动的时候会使用到。
　　在 arch→arm→tools 目录中，包含了生成镜像的工具。
　　
　　如下图所示。
　　在 binary 目录中，有一些无源码的驱动以二进制放到该文件夹，例如一些测试版本或者不愿意公布源码，都可以将二进制文件放到这个目录中。
　　在 drivers 目录中，就是需要重点学习的部分，后面的实验都是围绕这一步进行的。
　　在 include 目录中，通用的 Linux 头文件都在该文件下。
　　
　　如下图所示，部分目录如下。下面的这些目录，几乎不需要去动其中任何一个文件。
　　
　　如下图所示，有内核编程的范例，实现安全性的代码，声卡设备驱动等
　　还有内核裁减配置工具目录 tools，这一部分实现的功能是将.c 编译成目标文件，连接合并成可运行的内核镜像文件等。提供给大家的内核源码一百多 M，最后编译成的 zImage 只有不到 5M，这都是依靠这个工具来实现的，后面会有针对性的实验来教大家如何使用编译工具。