Linux內核分析
一. Linux內核版本
Linux內核版本號由3個數字組成，例： 2.6.18-128.Elsmp。其中，第一個數字: 2 表示主版本號，第二個數字6 表示次版本號，表示穩定版本(因爲有偶數)。而第三個數字 18 表示修訂版本號，即表示修改的次數。128表示微調次數。前兩個數字合在一齊可以描述內核系列。如穩定版的2.6.0，它是2.6版內核系列。而ELsmp指出了當前內核是爲ELsmp特別調校的 EL ，Enterprise Linux smp : 表示支持多處理器，即該內核版本支持多處理器
二. 內核源代碼的物理分佈
在redhat linux下有一個目錄，即/usr/src/kernels/目錄，裏面是linux系統的內核源文件，一般分爲3個目錄，其中：
- 2.6.9-11.EL-hugement-i686 for 大於4G memory 的內核.
- 2.6.9-11.EL-smp-i686 是for 多CPU的內核.
- 2.6.9-5.EL-i686 內核源代碼
目錄詳解：
- include/ 子目錄包含了建立內核代碼時所需的大部分包含文件，這個模塊利用其它模塊重建內核。
- init/ 子目錄包含了內核的初始化代碼，這是內核開始工作的起點。
- arch/ 子目錄包含了所有硬件結構特定的內核代碼。arch/ 子目錄下有i386和alpha模塊等等。
- drivers/ 目錄包含了內核中所有的設備驅動程序，如塊設備，scsi 設備驅動程序等等。
- fs/ 目錄包含了所有文件系統的代碼，如：ext2, vfat模塊的代碼等等。
- net/ 目錄包含了內核的連網代碼。
- mm/ 目錄包含了所有的內存管理代碼。
- ipc/ 目錄包含了進程間通信的代碼。
- kernel/ 目錄包含了主內核代碼
源代碼閱讀方法（推薦網址源代碼導航器站點：http://lxr.linux.no/source）：
1. 系統的啓動和初始化
在基於Intel的系統上，當GRUB把內核裝入到內存並把控制權傳遞給內核時，內核開始啓動。關於這一部分，看arch/i386/kernel/head.S ，head.S進行特定結構的設置，然後跳轉到init/main.c的main()例程。
2. 內存管理
內存管理的代碼主要在/mm，但特定結構的代碼在arch/*/mm。缺頁中斷處理的代碼在mm/memory.c ，而內存映射和頁高速緩存器的代碼在mm/filemap.c。緩衝器高速緩存是在mm/buffer.c 中實現，而交換高速緩存是在mm/swap_state.c 和 mm/swapfile.c中實現。
3. 內核
內核中，特定結構的代碼在arch/*/kernel，調度程序在kernel/sched.c，fork的代碼在kernel/fork.c，task_struct 數據結構在 include/linux/sched.h中
4. PCI
PCI 僞驅動程序在 drivers/pci/pci.c ，其定義在include/linux/pci.h。每一種結構都有一些特定的 PCI BIOS 代碼， Intel的在arch/alpha/kernel/bios32.c
5. 進程間通信
所有System V IPC 對象權限都包含在 ipc_perm 數據結構中，這可以在 include/linux/ipc.h中找到。 System V 消息是在 ipc/msg.c中實現, 共享內存在 ipc/shm.c中，信號量在 ipc/sem.c中，管道在 ipc/pipe.c中實現
6. 中斷處理
內核的中斷處理代碼是幾乎所有的微處理器所特有的。中斷處理代碼在 arch/i386/kernel/irq.c中，其定義子在 include/asm-i386/irq.h中
7. 設備驅動程序
Linux內核源代碼的很多行是設備驅動程序。Linux設備驅動程序的所有源代碼都保存在/driver，根據類型可進一步劃分爲：
/block
塊設備驅動程序如ide(在ide.c)。如果你想看包含文件系統的所有設備是如何被初始化的，你應當看drivers/block/genhd.c中的device_setup()，device_setup()不僅初始化了硬盤，當一個網絡安裝nfs文件系統時，它也初始化網絡。塊設備包含了基於IDE和SCSI的設備。
/char
這是看字符設備(如tty，串口及鼠標等)驅動程序的地方。
/cdrom
Linux的所有CDROM代碼都在這兒，如在這兒可以找到Soundblaster CDROM的驅動程序。注意ide CD的驅動程序是 ide-cd.c，放在drivers/block，SCSI CD的驅動程序是scsi.c，放在drivers/scsi。
/pci
這是PCI僞驅動程序的源代碼，在這裏可以看到PCI子系統是如何被映射和初始化的。
/scsi
在這裏可以找到所有的SCSI代碼及Linux所支持的scsi設備的所有設備驅動程序。
/net
在這裏可以找到網絡設備驅動程序，如DECChip 21040 PCI 以太網驅動程序在tulip.c中。
/sound
這是所有聲卡驅動程序的所在地。
8. 文件系統
EXT2 文件系統的源代碼全部在 fs/ext2/ 目錄下，而其數據結構的定義在 include/linux/ext2_fs.h, ext2_fs_i.h 及 ext2_fs_sb.h中。 虛擬文件系統的數據結構在 include/linux/fs.h中描述，而代碼是在fs/*中。 緩衝區高速緩存與更新內核的守護進程的實現是在 fs/buffer.c中
9. 網絡
網絡代碼保存在/net中，大部分的include文件在include/net下，BSD套節口代碼在net/socket.c中，IP 第4版本的套節口代碼在net/ipv4/af_inet.c。一般的協議支持代碼(包括sk_buff 處理例程)在net/core下，TCP/IP聯網代碼在net/ipv4下，網絡設備驅動程序在/drivers/net下
10. 模塊
內核模塊的代碼部分在內核中，部分在模塊包中，前者全部在kernel/modules.c中，而數據結構和內核守護進程kerneld的信息分別在include/linux/module.h和include/linux/kerneld.h 中
三. 內核重編譯與配置
1. 爲什麼編譯內核
標準發行版本的內核可能不滿足需求
升級到新內核版本
體驗或開發內核
好玩
2 . 內核編譯的步驟
1、獲取內核源代碼
2、配置內核（創建配置文件 .config）
3、編譯內核
4、內核的安裝、配置grub
5、重新起動計算機，使用該新內核
Step1: 獲取內核資源
先把linux-2.6.18.tar.bz2 （可從www.kernel.org或者其他渠道下載）複製到/usr/src/ 的下面，然後
#tar –jxvf linux-2.6.18.tar.bz2
#cd linux-2.6.18.2
#make mrproper //把原來編譯產生的垃圾刪除
Step2:配置內核
在重編譯內核以前，你首先要了解你的機器的硬件。瞭解內核需要支持什麼。
配置信息在 /usr/src/kernels/linux-version目錄下的 .config 文件中，直接編輯是困難的
1）可以使用三條命令來進行配置：
- make config （字符界面方式，問答驅動）
- make menuconfig （字符界面方式，菜單驅動）
- make xconfig （圖形界面方式）
-
如果使用了make config，系統會給出很多問題，要求回答。一般有三種選擇，它們分別代表的含義如下：
“Y”－ 將該功能編譯進內核
“N”－ 不將該功能編譯進內核
“M”－ 將該功能編譯成可以在需要時動態插入到內核中的模塊。
進行配置時，大部分選項可以使用其缺省值，只有小部分需要根據用戶不同的需要選擇。例如，如果需要內核支持DOS分區的文件系統，則要在文件系統部分選擇FAT或DOS系統支持；系統如果配有網卡、PCMCIA卡等，需要在網絡配置中選擇相應卡的類型。
這些問題都回答完後，系統會給出一個信息；configuration written to .config
Step3:編譯內核
2）檢查相關依賴性：#make dep。如果缺乏依賴的模塊，則make dep會報錯。
3）清除臨時文件：#make clean
4）生成內核鏡像文件：#make bzImage
Compiles kernel
May take 5-60 minutes
在需要內核支持較多的外設和功能時，內核可能變得很大，此時可以編譯大內核（即b，而z表示壓縮）。
Creates kernel image (bzImage) in
/usr/src/linux-/arch//boot
5） 生成模塊：#make modules;
Compiles modules
May take 2-60 minutes
使用以上幾步，就可以生成內核鏡像文件bzImage，缺省的，這個文件放在 /usr/src/linux-version/arch/i386/boot 目錄下
Step 4:內核的安裝，及在grub中配置使用
6）將內核映像拷貝到/boot
#cp arch/i386/boot/bzImage /boot/bzImage-version
7）將System.map 和 .config文件拷貝到/boot 以便將來參考
#cp System.map /boot/System.map-version
#cp .config /boot/Config-version
8）Install modules
#make modules_install
9）配置GRUB以增加新的內核，例如
title new
root (hd0,0)
kernel /bzImage-2.4.18-Test ro root=/dev/hda3
mem=128M
Step 5: 重啓系統，啓用新內核
Ctrl-Alt-Delete or shutdown -r now
在引導菜單中選擇新內核
檢查內核的啓動消息，查看是否有錯誤
快捷鍵 Shift-PgUp
使用 dmesg命令
查看文件 /var/log/messages
檢查內核的功能
檢測出內存的容量
設備是否工作正常?
性能如何?