linux 内核文件结构

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#linux #运维 #服务器

于 2021-01-22 20:06:12 首次发布

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目录概述

/arch	不同CPU架构下的核心代码。其中的每一个子目录都代表Linux支持的CPU架构
/block	块设备通用函数
/crypto	常见的加密算法的C语言实现代码，譬如crc32、md5、sha1等
/Documentation	说明文档，对每个目录的具体作用进行说明
/drivers	内核中所有设备的驱动程序，其中的每一个子目录对应一种设备驱动
/firmware	固件代码
/fs	Linux支持的文件系统代码，及各种类型的文件的操作代码。每个子目录都代表Linux支持的一种文件系统类型
/include	内核编译通用的头文件
/init	内核初始化的核心代码
/ipc	内核中进程间的通信代码
/kernel	内核的核心代码，此目录下实现了大多数Linux系统的内核函数。与处理器架构相关的内核代码在/kernel/$ARCH/kernel
/lib	内核共用的函数库，与处理器架构相关的库在/kernel/$ARCH/lib
/mm	内存管理代码，譬如页式存储管理内存的分配和释放等。与具体处理器架构相关的内存管理代码位于/arch/$ARCH/mm目录下
/net	网络通信相关代码
/samples	示例代码
/scripts	用于内核配置的脚本文件，用于实现内核配置的图形界面
/security	安全性相关的代码
/tools	Linux中的常用工具
/usr	内核启动相关的代码
/virt	内核虚拟机相关的代码

1.linux 内核文件结构

Linux内核的文件结构是其核心组成部分，它负责管理系统资源、驱动硬件设备和提供各种系统服务。Linux内核文件结构通常包括多个关键目录和文件，下面将详细介绍Linux内核的文件结构：

1. 核心源程序目录

位置：Linux核心源程序通常都安装在/usr/src/linux下。
编号约定：Linux核心源程序有一个简单的编号约定，任何偶数的核心（即版本号中第二个数字为偶数，例如2.0.30）都是一个稳定地发行的核心，而任何奇数的核心（例如2.1.42）都是一个开发中的核心。

2. 关键目录和文件

COPYING：GPL版权申明。对具有GPL版权的源代码改动而形成的程序，或使用GPL工具产生的程序，具有使用GPL发表的义务，如公开源代码。
CREDITS：光荣榜，对Linux做出过很大贡献的一些人的信息。
MAINTAINERS：维护人员列表，显示当前版本的内核各部分都有谁负责。
Makefile：用来组织内核的各模块，记录了个模块间的相互联系和依托关系，编译时使用。
ReadMe：核心及其编译配置方法简单介绍。
Rules.make：各种Makefile所使用的一些共同规则。
REPORTING-BUGS：有关报告Bug的内容。

3. 子目录结构

Arch/：包含了所有和体系结构相关的核心代码。它的每一个子目录都代表一种支持的体系结构，例如i386就是关于Intel CPU及与之相兼容体系结构的子目录。
Include/：包括编译核心所需要的大部分头文件。与平台无关的头文件在include/linux子目录下，与Intel CPU相关的头文件在include/asm-i386子目录下，而include/scsi目录则是有关SCSI设备的头文件目录。
Init/：包含核心的初始化代码（不是系统的引导代码），包含两个文件main.c和Version.c，是研究核心如何工作的好的起点之一。
Mm/：包括所有独立于CPU体系结构的内存管理代码，如页式存储管理内存的分配和释放等；而和体系结构相关的内存管理代码则位于arch/*/mm/，例如arch/i386/mm/Fault.c。
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)。
Documentation/：文档目录，没有内核代码，只是一套有用的文档。
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/：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，通常是一个空目录，用于存放编译时产生的模块目标文件。

4. 虚拟文件系统（VFS）

作用：VFS是Linux内核中非常有用的一个组件，它为文件系统提供了一个通用的接口抽象。VFS在用户和文件系统之间提供了一个交换层，使得用户应用程序不需要关注文件所在的文件系统类型。
结构：在VFS上面，是对诸如open、close、read和write之类的函数的一个通用API抽象。在VFS下面是文件系统抽象，它定义了上层函数的实现方式。

5. 其他重要组件

内存管理：Linux内核负责管理系统的物理内存和虚拟内存，包括内存分配、释放和页面置换等。
进程管理：内核负责进程的创建、调度、同步和通信等，确保系统能够高效地运行多个进程。
设备驱动程序：为各种硬件设备提供接口，使得操作系统能够与硬件设备进行通信和交互。
网络接口：支持各种网络协议和硬件设备，实现网络通信功能。

综上所述，Linux内核的文件结构是一个复杂而有序的系统，它通过各种目录和文件来组织和管理内核的各个组成部分。这些组件共同协作，使得Linux系统能够高效地运行各种应用程序和管理系统资源。

Arch目录详解

Arch目录是Linux内核中非常重要的一个目录，它负责存储与体系结构相关的核心代码。以下是对Arch目录的详细解析：

一、Arch目录的作用

Arch目录是Linux内核中针对不同CPU体系架构平台的代码集合。由于不同的硬件平台（如x86、ARM、MIPS等）在底层实现上有很大的差异，因此需要专门的代码来支持这些平台。Arch目录就起到了这样的作用，它将与平台相关的代码组织在一起，使得内核能够适应不同的硬件环境。

二、Arch目录的结构

Arch目录下的结构通常是多层级的，每种CPU体系架构都对应一个子目录。以x86架构为例，Arch目录下会有一个名为x86的子目录，其中包含了针对x86架构的所有相关代码。类似地，对于ARM架构，则会有一个名为arm的子目录。

在每种架构的子目录下，通常还会进一步分解为更小的子目录，以组织不同功能的代码。例如，在x86子目录下，可能会有boot、kernel、mm等子目录，分别包含控制系统引导、内核核心功能、内存管理等相关的代码。

boot子目录：通常包含系统的引导代码，这些代码负责在系统启动时加载和初始化内核。
kernel子目录：包含特定于该架构的内核核心代码，如进程管理、系统调用等。
mm子目录：包含特定于该架构的内存管理代码，如页面分配、回收等。
include/asm子目录：包含与汇编语言相关的头文件，这些头文件定义了该架构特有的数据类型、宏和函数原型等。

四、Arch目录与内核其他部分的关系

Arch目录中的代码与内核的其他部分密切相关。例如，内存管理、进程调度等核心功能在内核中都有通用的实现，但这些通用实现需要与特定于架构的代码相结合才能正常工作。因此，Arch目录中的代码通常会调用内核中通用的函数和数据结构，同时也会提供特定于架构的实现来支持这些通用功能。

五、Arch目录的维护和发展

由于Linux内核支持多种硬件平台，并且这些平台的技术不断发展变化，因此Arch目录中的代码也需要不断更新和维护。Linux内核社区中有专门的维护人员负责跟踪各种架构的最新发展，并对Arch目录中的代码进行更新和优化。

总的来说，Arch目录是Linux内核中非常重要的一个组成部分，它负责存储与体系结构相关的核心代码，使得内核能够适应不同的硬件环境。对于想要深入了解Linux内核的人来说，Arch目录是一个不可或缺的研究对象。

Arch目录的树状图

由于我无法直接绘制树状图，我将以文本形式描述Arch目录的典型树状结构，您可以根据这个描述自行绘制树状图或使用绘图工具来生成。

Arch目录树状图描述

Arch/  
├── alpha/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── arc/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── arm/  
│   ├── boot/  
│   │   ├── compressed/  
│   │   ├── dtbs/  
│   │   ├── Image  
│   │   ├── Makefile  
│   │   ├── piggy.S  
│   │   ├── tools/  
│   │   └── ...  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   ├── lib/  
│   ├── tools/  
│   └── ...  
├── arm64/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   ├── lib/  
│   ├── tools/  
│   └── ...  
├── cshy/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── hexagon/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── ia64/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── loongarch/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── m68k/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── microblaze/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── openrisc/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── parisc/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── powerpc/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── riscv/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── s390/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── sh/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── sparc/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── um/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── x86/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── xtensa/  
│   ├── boot/  
│   ├── kernel/  
│   ├── mm/  
│   ├── include/  
│   └── ...  
├── .gitignore  
└── Kconfig

说明

根目录：Arch目录是Linux内核源码中与体系结构相关的代码存放地。
子目录：每个子目录代表一种支持的CPU体系架构，如alpha、arm、x86等。
架构特定目录：在每种架构的子目录下，通常会有boot、kernel、mm、include等子目录，分别用于存放该架构的引导代码、内核核心代码、内存管理代码和头文件等。
特殊文件：.gitignore和Kconfig是Linux内核源码中常见的文件，.gitignore用于指定Git应忽略哪些文件和目录，而Kconfig则用于内核配置系统的管理。