今天是臘八節(jié)，說(shuō)好的女票要給我做的臘八粥就這樣泡湯了，好傷心，好心酸呀，看來(lái)代碼寫久了真的是惹人煩滴，所以告誡各位技術(shù)男敲醒警鐘，不要想我看齊，不然就只能和代碼為伴了的~~話說(shuō)沒了臘八粥但還是有代碼，還有各位讀者的支持呀，所以得繼續(xù)寫下去，靜下心來(lái)，完成Linux內(nèi)核的學(xué)習(xí)，堅(jiān)持，加油~

　　到目前為止，我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)了Linux內(nèi)核子系統(tǒng)，也探究了系統(tǒng)的初始化過(guò)程，并且深入探索了start_kernel()函數(shù)，同樣，了解內(nèi)核映像的創(chuàng)建也是非常重要的，接下來(lái)將討論一下內(nèi)核映像的編譯和鏈接過(guò)程，那么這些當(dāng)然需要工具鏈了，工具鏈包含編譯程序、匯編程序、鏈接程序，是創(chuàng)建Linux內(nèi)核映像的一組程序集合，下圖說(shuō)明了工具鏈的鏈?zhǔn)疥P(guān)系：

ELF二進(jìn)制目標(biāo)文件

可執(zhí)行ELF目標(biāo)文件包括：ELF頭，程序頭表(用于加載的節(jié))，第1節(jié)，第2節(jié)。。。。節(jié)頭表(可選)

ELF頭文件

typedef struct elf32_hdr{unsigned char e_ident[EI_NIDENT]; //標(biāo)識(shí)該文件是否為ELF文件Elf32_Half e_type; //指定目標(biāo)文件類型，例如可執(zhí)行文件，重定位文件，共享的目標(biāo)文件Elf32_Half e_machine; //被編譯文件所在系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)Elf32_Word e_version; //目標(biāo)文件的版本Elf32_Addr e_entry; /* Entry point */ //程序的起始地址Elf32_Off e_phoff; //保存程序頭表在文件中的偏移量Elf32_Off e_shoff; //保存節(jié)頭表在文件中的偏移量Elf32_Word e_flags; //保存于特定與處理器的標(biāo)志Elf32_Half e_ehsize; //字段保存ELF頭的大小Elf32_Half e_phentsize; //保存程序頭表中的每一項(xiàng)的大小Elf32_Half e_phnum; //程序頭中表項(xiàng)的個(gè)數(shù)Elf32_Half e_shentsize; //節(jié)頭表中每一項(xiàng)的大小Elf32_Half e_shnum; //保存節(jié)頭中項(xiàng)的數(shù)量，表明該文件中有多少節(jié)Elf32_Half e_shstrndx; //保存節(jié)頭中節(jié)字符串的索引 } Elf32_Ehdr;

節(jié)頭表

typedef struct elf32_shdr {Elf32_Word sh_name; //包含節(jié)名Elf32_Word sh_type; //包含節(jié)的內(nèi)容Elf32_Word sh_flags; //各種屬性的內(nèi)容Elf32_Addr sh_addr; //節(jié)在內(nèi)存映像中的地址 Elf32_Off sh_offset; //保存ELF文件中這一節(jié)中初始字節(jié)的偏移量Elf32_Word sh_size; //包含節(jié)的大小Elf32_Word sh_link; //表鏈接的索引Elf32_Word sh_info; //包含附加信息Elf32_Word sh_addralign; //包含地址對(duì)其的約束Elf32_Word sh_entsize; //節(jié)中每項(xiàng)的大小 } Elf32_Shdr;

非可執(zhí)行ELF文件節(jié)

節(jié)點(diǎn)	說(shuō)明
.data	已初始化的數(shù)據(jù)
bss	為初始化的數(shù)據(jù)
.hash	符號(hào)散列表
.init	初始化代碼
.symtab?	符號(hào)表
.text ?	可執(zhí)行的指令
.plt ?	過(guò)程鏈接表
.rodata?	只讀數(shù)據(jù)
dynamic	動(dòng)態(tài)鏈接信息

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程序頭表

typedef struct elf64_phdr {Elf64_Word p_type; //描述該段的類型Elf64_Word p_flags; //以p_type而定Elf64_Off p_offset; //<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">該段的開始相對(duì)于文件開始的偏移量</span>Elf64_Addr p_vaddr; //段虛擬地址Elf64_Addr p_paddr; //段的虛擬地址 Elf64_Xword p_filesz; //文件映像中該段的字節(jié)數(shù)Elf64_Xword p_memsz; //內(nèi)存映像中該段的字節(jié)數(shù)Elf64_Xword p_align; //描述要對(duì)齊的段在內(nèi)存中如何對(duì)齊，該值是2的整數(shù)次冪
}?Elf64_Phdr;?

通過(guò)這些信息，系統(tǒng)函數(shù)exec()和鏈接程序合作，為可執(zhí)行程序在內(nèi)存中創(chuàng)建進(jìn)程映像，該過(guò)程如下：

• 將可執(zhí)行文件的段加入內(nèi)存
• 加載所有需要的共享庫(kù)
• 需要時(shí)重定向可執(zhí)行文件及其共享對(duì)象
• 將控制權(quán)交給程序

　　

　　那么內(nèi)核是如何被編譯成二進(jìn)制文件的呢，又是如何在執(zhí)行前裝入內(nèi)存。下面將開始介紹編譯內(nèi)核源代碼。內(nèi)存啟動(dòng)始于執(zhí)行arch/x86/boot/目錄中的實(shí)模式匯編代碼。查看arch/x86/kernel/setup_32.c文件可以看出保護(hù)模式的內(nèi)核怎樣獲取實(shí)模式內(nèi)核收集的信息。第一條信息來(lái)自于init/main.c中的代碼，深入挖掘init/calibrate.c可以對(duì)BogoMIPS校準(zhǔn)理解得更清楚，而include/asm-your-arch/bugs.h則包含體系架構(gòu)相關(guān)的檢查。

　　內(nèi)核中的時(shí)間服務(wù)由駐留于arch/your-arch/kernel/中的體系架構(gòu)相關(guān)的部分和實(shí)現(xiàn)于kernel/timer.c中的通用部分組成。從include/linux/time*.h頭文件中可以獲取相關(guān)的定義。

　　jiffies定義于linux/jiffies.h文件中。HZ的值與處理器相關(guān)，可以從include/asm-your-arch/ param.h找到，內(nèi)存管理源代碼存放在頂層mm/目錄中。

Linux的官方源代碼發(fā)布網(wǎng)址是www.kernel.org。其源代碼目錄結(jié)構(gòu)示意圖如下：

　　利用內(nèi)核配置工具自動(dòng)生成.config的內(nèi)核配置文件，這是編譯的第一步，.config文件位于源代碼目錄下，其選項(xiàng)的位置根據(jù)它們?cè)趦?nèi)核配置工具中的位置進(jìn)行排序，我們來(lái)看看一個(gè).config文件的節(jié)選：

1 #2 # Automatically generated make config: don't edit3 #4 CONFIG_X86=y5 CONFIG_MMU=y6 CONFIG_UID16=y7 CONFIG_GENERIC_ISA_DMA=y //這4行位于頂層菜單中 8 9 # 10 # Code maturity level options 11 # 12 CONFIG_EXPERIMENTAL=y 13 CONFIG_CLEAN_COMPILE= 14 CONFIG_STANDALONE=y 15 CONFIG_BROKEN_ON_SMP=y　　//這4行位于代碼成熟度選項(xiàng)菜單中 16 17 # 18 # General setup 19 # 20 CONFIG_SWAP=y 21 CONFIG_SYSVIPC=y 22 #CONFIG_POSIX_MQUEUE is not set 23 CONFIG_BSD_PROCESS_ACCT=y　　//這4行位于通用設(shè)置選項(xiàng)菜單中

　　

　　最后來(lái)粗略的介紹一下Linux內(nèi)核的Makefile文件，也只能簡(jiǎn)單的介紹一下啦，這個(gè)可是重難點(diǎn)，這里我稍微說(shuō)一下，以后會(huì)具體去學(xué)習(xí)。Linux內(nèi)核是一種單體內(nèi)核，但是通過(guò)動(dòng)態(tài)加載模塊的方式，使它的開發(fā)非常靈活 方便。那么，它是如何編譯內(nèi)核的呢？我們可以通過(guò)分析它的Makefile入手。以下是 一個(gè)簡(jiǎn)單的hello內(nèi)核模塊的Makefile.?

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m:=hello.o
else
KERNELDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD:=$(shell pwd)
default:
??????? $(MAKE) -C $(KERNELDIR)? M=$(PWD) modules
clean:
??????? rm -rf *.o *.mod.c *.mod.o *.ko
endif

　　首先，由于make 后面沒有目標(biāo)，所以make會(huì)在Makefile中的第一個(gè)不是以.開頭的目標(biāo)作為默認(rèn)的目標(biāo)執(zhí)行。于是default成為make的目標(biāo)。make會(huì)執(zhí)行 $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules shell是make內(nèi)部的函數(shù),make執(zhí)行了兩次。

第一次執(zhí)行時(shí)是讀hello模塊的源代碼所在目錄/home/s tudy/prog/mod/hello/下的Makefile。

第二次執(zhí)行時(shí)是執(zhí)行/usr/src/linux/下的Makefile時(shí).?

這其中很復(fù)雜，我也不知道怎么講了。關(guān)于make modules的更詳細(xì)的過(guò)程可以在scripts/Makefile.modpost文件的注釋 中找到。不過(guò)我找到了一個(gè)大牛寫的跟我一下學(xué)Makefile的博客，我把博客地址附在下面，供大家參考一下：http://blog.csdn.net/haoel/article/details/2886/

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　　小結(jié)

　　本章探究了目標(biāo)文件的編譯，鏈接過(guò)程，以及目標(biāo)文件的結(jié)構(gòu)，以便理解可執(zhí)行代碼的最終形式，構(gòu)建Linux內(nèi)核涵蓋了內(nèi)核編譯所需要的工具，最后還簡(jiǎn)單的描述了Makefile，，這些都是難點(diǎn)，，得多加縮習(xí)啦，，盡管今天沒吃到臘八粥，但是轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鍋還是很給力的，吃到現(xiàn)在還不餓，是一個(gè)難忘的一天　　~~

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的24小时学通Linux内核之构建Linux内核的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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