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Linux操作系統(tǒng)作為開源軟件，廣受歡迎。其內(nèi)核是整個(gè)操作系統(tǒng)的核心，它控制著計(jì)算機(jī)硬件的所有操作。Linux內(nèi)核代碼的層次架構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，了解它對(duì)于從源代碼層面理解Linux操作系統(tǒng)是非常重要的。本文將，幫助讀者更好地理解它們之間的關(guān)系與作用。
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1. 系統(tǒng)調(diào)用接口
Linux內(nèi)核代碼的最上層是系統(tǒng)調(diào)用接口。用戶空間的應(yīng)用程序通過系統(tǒng)調(diào)用接口來與內(nèi)核進(jìn)行通信。這些系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)的各種功能，例如文件系統(tǒng)、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)通信等等。
2. 體系結(jié)構(gòu)
在內(nèi)核代碼的下一層是體系結(jié)構(gòu)，它包含了與硬件相關(guān)的代碼。不同的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)需要不同的代碼，例如ARM、x86、MIPS等等。
3. 進(jìn)程管理
進(jìn)程管理是內(nèi)核代碼的一個(gè)重要組成部分，也是內(nèi)核代碼中的重中之重。進(jìn)程是計(jì)算機(jī)內(nèi)的基本執(zhí)行單位，操作系統(tǒng)需要對(duì)它們進(jìn)行管理。內(nèi)核代碼通過進(jìn)程管理來控制一個(gè)進(jìn)程的創(chuàng)建、終止和執(zhí)行等等。
4. 文件系統(tǒng)
Linux內(nèi)核代碼中的文件系統(tǒng)支持各種不同類型的文件系統(tǒng)，例如ext4、FAT和NTFS等等。文件系統(tǒng)層級(jí)包括了有關(guān)文件和目錄的所有操作。
5. 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧是內(nèi)核代碼的重要組成部分，用于處理所有與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的任務(wù)。從通信協(xié)議到設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的功能非常豐富。
6. 設(shè)備驅(qū)動(dòng)
Linux內(nèi)核代碼還包括所有與設(shè)備驅(qū)動(dòng)相關(guān)的代碼。這些代碼負(fù)責(zé)控制硬件設(shè)備的管理和操作，包括了塊設(shè)備、字符設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等等。
7. 內(nèi)存管理
內(nèi)存管理是另一個(gè)重要的內(nèi)核代碼層級(jí)。它包括了內(nèi)核的虛擬地址空間以及物理內(nèi)存的分配和管理。
8. 處理器調(diào)度
處理器調(diào)度負(fù)責(zé)了系統(tǒng)中所有進(jìn)程和線程的調(diào)度。這個(gè)層級(jí)通過內(nèi)核代碼負(fù)責(zé)與處理器和進(jìn)程交互。它確保了CPU的資源分配更大限度地滿足所有的操作系統(tǒng)用戶以及應(yīng)用程序的需求。
本文中，我們深入分析了Linux內(nèi)核代碼的層次架構(gòu)，包括了系統(tǒng)調(diào)用接口、體系結(jié)構(gòu)、進(jìn)程管理、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、設(shè)備驅(qū)動(dòng)、內(nèi)存管理和處理器調(diào)度等每一個(gè)層面。理解這個(gè)架構(gòu)非常重要，因?yàn)樗兄谧x者更好地理解Linux內(nèi)核代碼中的各個(gè)組成部分之間的關(guān)系與作用。這樣才能真正意義上理解Linux操作系統(tǒng)。
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1、Linux 基礎(chǔ)
安裝Linux操作系統(tǒng) Linux文件系統(tǒng) Linux常用命令 Linux啟動(dòng)過程詳解 熟悉Linux服務(wù)能夠獨(dú)立安裝Linux操作系統(tǒng) 能夠熟練使用Linux系統(tǒng)的基本命令 認(rèn)識(shí)Linux系統(tǒng)的常用服務(wù)安裝Linux操作系統(tǒng) Linux基本命令實(shí)踐 設(shè)置Linux環(huán)境變量 定制Linux的服務(wù) Shell 編程基礎(chǔ)使用vi編輯文件 使用Emacs編輯文件 使用其他編輯器
2、Shell 編程基礎(chǔ)
Shell簡介 認(rèn)識(shí)后臺(tái)程序Bash編程熟悉Linux系統(tǒng)下的編輯環(huán)境 熟悉Linux下的各種Shell 熟練進(jìn)行shell編程熟悉vi基本操作 熟悉Emacs的基本操作 比較不同shell的區(qū)別 編寫一個(gè)測試服務(wù)器是否連通的shell腳本程序 編寫一個(gè)查看進(jìn)程是否存在的shell腳本程序 編寫一個(gè)帶有循環(huán)語句的shell腳本程序 （更多相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)關(guān)注：東方賽富——國內(nèi)一流嵌入式培訓(xùn)學(xué)院）
3、Linux 下的 C 編程基礎(chǔ)
linux C語言環(huán)境概述 G使用方法 Gdb調(diào)試技術(shù) Autoconf Automake Makefile 代碼優(yōu)化 熟悉Linux系統(tǒng)下的開發(fā)環(huán)境 熟悉G編譯器 熟悉Makefile規(guī)則編寫Hello,World程序 使用 make命令編譯程序 編寫帶有一個(gè)循環(huán)的程序 調(diào)試一個(gè)有問題的程序
4、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)
嵌入式系統(tǒng)概述 交叉編譯 配置TFTP服務(wù) 配置NFS服務(wù) 下載Bootloader和內(nèi)核 嵌入式Linux應(yīng)用軟件開發(fā)流程熟悉嵌入式系統(tǒng)概念以及開發(fā)流程 建立嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境制作cross_g工具鏈 編譯并下載U-boot 編譯并下載Linux內(nèi)核 編譯并下載Linux應(yīng)用程序
4、嵌入式系統(tǒng)移植
Linux內(nèi)核代碼 平臺(tái)相關(guān)代碼分析 ARM平臺(tái)介紹 平臺(tái)移植的關(guān)鍵技術(shù) 移植Linux內(nèi)核到 ARM平臺(tái) 了解移植的概念 能夠移植Linux內(nèi)核移植Linux2.6內(nèi)核到 ARM9開發(fā)板
5、嵌入式 Linux 下串口通信
串行I/O的基本概念 嵌入式Linux應(yīng)用軟件開發(fā)流程 Linux系統(tǒng)的文件和設(shè)備 與文件相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用 配置超級(jí)終端和MiniCOM 能夠熟悉進(jìn)行串口通信 熟悉文件I/O 編寫串口通信程序 編寫多串口通信程序（更多相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)關(guān)注：東方賽富——國內(nèi)一流嵌入式培訓(xùn)學(xué)院）
6、嵌入式系統(tǒng)中多進(jìn)程程序設(shè)計(jì)
Linux系統(tǒng)進(jìn)程概述 嵌入式系統(tǒng)的進(jìn)程特點(diǎn) 進(jìn)悄沖程操作 守護(hù)進(jìn)程 相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用了解Linux系統(tǒng)中進(jìn)程的概念 能夠編寫多進(jìn)程程序編寫多進(jìn)程程序 編寫一個(gè)守護(hù)進(jìn)程程序 sleep系統(tǒng)調(diào)用任務(wù)管理、同步與通信 Linux任務(wù)概述任務(wù)調(diào)度 管道 信號(hào) 共享內(nèi)存 任務(wù)管理 API 了解Linux系統(tǒng)任務(wù)管理機(jī)制 熟悉進(jìn)程間通信的幾種方式 熟悉嵌入式Linux中的任務(wù)間同步與通信編寫一個(gè)啟碧殲簡單的管道程序?qū)崿F(xiàn)文件傳輸 編寫一個(gè)使用共享內(nèi)存的程序
7、嵌入式系統(tǒng)中多線程程序設(shè)計(jì)
線程的基礎(chǔ)知識(shí) 多線程編程方法 線程應(yīng)用中的同步問題了解線程的概念 能夠編寫簡單的多線程程序編寫一個(gè)多線程程序
8、嵌入式 Linux 網(wǎng)絡(luò)編程
網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知慧洞識(shí) 嵌入式Linux中TCP/IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) socket 編程 常用 API函數(shù) 分析Ping命令的實(shí)現(xiàn) 基本UDP套接口編程 許可證管理 PPP協(xié)議 GPRS 了解嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 能夠進(jìn)行嵌入式Linux環(huán)境下的socket 編程 熟悉UDP協(xié)議、PPP協(xié)議 熟悉GPRS 使用socket 編寫代理服務(wù)器 使用socket 編寫路由器 編寫許可證服務(wù)器 指出TCP和UDP的優(yōu)缺點(diǎn) 編寫一個(gè)web服務(wù)器 編寫一個(gè)運(yùn)行在 ARM平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)播放器
9、GUI 程序開發(fā)
GUI基礎(chǔ) 嵌入式系統(tǒng)GUI類型 編譯QT 進(jìn)行QT開發(fā)熟悉嵌入式系統(tǒng)常用的GUI 能夠進(jìn)行QT編程使用QT編寫“Hello，World”程序 調(diào)試一個(gè)加入信號(hào)/槽的實(shí)例 通過重載QWidget 類方法處理事件（更多相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)關(guān)注：東方賽富——國內(nèi)一流嵌入式培訓(xùn)學(xué)院）
10、Linux 字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序基礎(chǔ)知識(shí) Linux系統(tǒng)的模塊 字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)分析 fs_operation結(jié)構(gòu) 加載驅(qū)動(dòng)程序了解設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的概念 了解Linux字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu) 能夠編寫字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序編寫Skull驅(qū)動(dòng) 編寫鍵盤驅(qū)動(dòng) 編寫I/O驅(qū)動(dòng) 分析一個(gè)看門狗驅(qū)動(dòng)程序 對(duì)比Linux2.6內(nèi)核與2.4內(nèi)核中字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)的不同Linux 塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序工作原理 典型的塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序分析 塊設(shè)備的讀寫請(qǐng)求隊(duì)列了解Linux塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu) 能夠編寫簡單的塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序比較字符設(shè)備與塊設(shè)備的異同 編寫MMC卡驅(qū)動(dòng)程序 分析一個(gè)文件系統(tǒng) 對(duì)比Linux2.6內(nèi)核與2.4內(nèi)核中塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)的不同
11、文件系統(tǒng)
虛擬文件系統(tǒng) 文件系統(tǒng)的建立 ramfs內(nèi)存文件系統(tǒng) proc文件系統(tǒng) devfs 文件系統(tǒng) MTD技術(shù)簡介 MTD塊設(shè)備初始化 MTD塊設(shè)備的讀寫操作了解Linux系統(tǒng)的文件系統(tǒng) 了解嵌入式Linux的文件系統(tǒng) 了解MTD技術(shù) 能夠編寫簡單的文件系統(tǒng)為 ARM9開發(fā)板添加 MTD支持 移植JFFS2文件系統(tǒng) 通過proc文件系統(tǒng)修改操作系統(tǒng)參數(shù) 分析romfs 文件系統(tǒng)源代碼 創(chuàng)建一個(gè)cramfs 文件系統(tǒng)
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