LV005-linux内核简介
一、内核简介
1. 什么是 linux 内核
Linux 内核（Linux Kernel）是 Linux 操作系统的核心组件，它是一个开源的、运行在计算机硬件之上的系统软件，负责管理计算机的底层资源（如 CPU、内存、输入输出设备等），并为上层应用程序提供稳定、高效的运行环境。
简单来说，内核就像是计算机硬件与软件之间的 “桥梁”，它不仅控制着硬件设备的访问和调度，还通过系统调用接口为应用程序提供服务，确保多任务、多进程环境下的资源分配与隔离。
2. 微内核还是宏内核
宏内核（Monolithic Kernel）和微内核（Microkernel）是操作系统内核的两种设计架构。宏内核与微内核的主要区别在于，宏内核将大部分系统功能直接实现在内核中，而微内核只实现最基本的功能，其他功能则通过进程间通信来实现。
宏内核其实就是把所有的功能都耦合起来，放在内核中，这样的优势就是性能极高，因为各个功能模块之间是可以直接调用的。缺点就是因为各个模块是相互关联，容易出现一错皆错的问题。
而微内核则恰恰相反，它为了降低耦合，内核中只会允许一些核心功能的存在，而其余所有功能都会被移出内核，变成一种特殊的用户进程——服务进程。其优点就是各个模块之间是独立的，不会相互影响，但其性能相比宏内核会大幅度下降。
混合内核则是结合上面二者的特点，它与微内核相似，只是会将一些功能模块又放回到内核中去，而不常用的功能模块还是放在用户层中。这样在微内核的基础上，又可以提高性能。
Linux 内核是 宏内核（Monolithic Kernel）。虽然 Linux 是宏内核，但它通过 可加载内核模块（LKM） 实现了模块化，可以在运行时动态加载/卸载驱动程序，这让它具备了部分微内核的灵活性。
3. 起源与发展
这个网上就多了，这里就不写了。
二、怎么获取内核？
1. 官网
Linux 由 Linux 基金会管理与发布， Linux 官网为 The Linux Kernel Archives，在这个官网上包含了 linux 内核的所有版本。
写这个笔记的时候最新的稳定版 Linux 已经到了 6.4.7，其实没必要追新，4.x 版本的 Linux 和 5.x 版本没有本质上的区别， 5.x 更多的是加入了一些新的平台、新的外设驱动而已，6.x 版本的就没了解过了。
2. 内核源码
内核源码和前面学习 uboot 的时候一样，有三种。
- 一种是内核官网维护的，那是最原始的 linux 源码，
- 第二种是芯片厂家维护的内核源码，芯片厂家会从官网下载某个版本的 Linux 内核，然后将其移植到自己的 CPU 上，测试成功以后就会将其开放给 NXP 的 CPU 开发者。
- 第三种就是开发板厂家的内核源码，或者是开发者自己维护的内核源码。一般是开发者下载芯片厂家提供的 Linux 内核，然后将其移植到自己的产品上。
三、内核源码目录
我们可以看到内核源码目录中大概会有这些文件：
- arch：主要包含和硬件体系结构相关的代码，如 arm、x86、MIPS，PPC，每种 CPU 平台占一个相应的目录，例如我们使用的 imx 系列 CPU 就在
arch/arm/mach-imx目录下，Linux 内核目前已经支持 30 种左右的 CPU 体系结构。arch 中的目录下存放的是各个平台以及各个平台的芯片对 Linux 内核进程调度、 内存管理、 中断等的支持，以及每个具体的 SoC 和电路板的板级支持代码。 - block：在 Linux 中 block 表示块设备（以块（多个字节组成的整体，类似于扇区）为单位来整体访问），譬如说 SD 卡、Nand、硬盘等都是块设备，block 目录下放的是一些 Linux 存储体系中关于块设备管理的代码。
- crypto：这个文件夹下存放的是常用加密和散列算法（如 md5、AES、 SHA 等） ，还有一些压缩和 CRC 校验算法。
- Documentation：内核各部分的文档描述。
- drivers：设备驱动程序，里面列出了 linux 内核支持的所有硬件设备的驱动源代码，每个不同的驱动占用一个子目录，如 char、 block、 net、 mtd、 i2c 等。
- fs：fs 就是 file system，里面包含 Linux 所支持的各种文件系统，如 EXT、 FAT、 NTFS、 JFFS2 等。
- include：目录包括编译核心所需要的大部分头文件，例如与平台无关的头文件在
include/linux子目录下，与 cpu 架构相关的头文件在 include 目录下对应的子目录中。 - init：内核初始化代码，这个目录下的代码就是 linux 内核启动时初始化内核的代码。
- ipc：ipc 就是
inter process commuication，进程间通信，该文件夹下都是 linux 进程间通信的代码。 - kernel：kernel 就是 Linux 内核，是 Linux 中最核心的部分，包括进程调度、定时器等，而和平台相关的一部分代码放在
arch/*/kernel目录下。 - lib：lib 是库的意思，lib 目录下存放的都是一些公用的有用的库函数，注意这里的库函数和 C 语言的库函数不一样的，因为在内核编程中是不能用 C 语言标准库函数的，所以需要使用 lib 中的库函数，除此之外与处理器结构相关的库函数代码被放在
arch/*/lib/目录下。 - mm： 目录包含了所有独立于 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，而与具体硬件体系结构相关的内存管理代码位于
arch/*/mm目录下，例如arch/arm/mm/fault.c。 - net： 网络协议栈相关代码，net 目录下实现各种常见的网络协议。
- scripts：这个目录下全部是脚本文件，这些脚本文件不是 linux 内核工作时使用的，而是用了配置编译 linux 内核的。
- security：内核安全模型相关的代码，例如最有名的 SELINUX。
- sound： ALSA、 OSS 音频设备的驱动核心代码和常用设备驱动。
- usr： 实现用于打包和压缩的 cpio 等。
提示：对于其他的未列出来的目录，暂时不用去理会。
参考资料：