Linux内核介绍

1. Linux内核获取

Linux 由 Linux 基金会管理与发布， Linux 官网为 https://www.kernel.org，所以你想获取最新的
Linux 版本就可以在这个网站上下载，网站界面如下图所示：

NXP 会从linux内核官网下载某个版本，然后将其移植到自己的 CPU上，测试成功后就会将其开放给NXP的CPU开发者。开发者下载 NXP 提供的 Linux 内核，然后将其移植到自己的产品上。

本文我们就使用NXP提供的Linux源码，文件名为：linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2

2. Linux内核初次编译

编译内核之前需要先在ubuntu上安装lzop库，另外，图形化配置工具还需要ncurses库支持，安装命令为：

sudo apt-get install lzop sudo apt-get install build-essential sudo apt-get install libncurses5-dev

在Ubuntu中新建一个文件夹，然后将linux内核压缩包拷贝到文件夹中并解压，解压命令为：

tar -vxf linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2

解压后进入该文件夹，新建一个脚本文件来编译，脚本中的内容如下：

#!/bin/sh make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_mfg_defconfig make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16

给予该脚本可执行权限，然后运行，编译的时候会弹出Linux图形配置界面， 这里不需要做任何的配置， 直接按两下ESC键退出图形界面

之后会自动开始编译Linux内核，等待编译完成，完成以后如下图所示

编译完成以后就会在arch/arm/boot这个目录下生成一个zImage文件，该文件就是要用的Linux镜像文件。另外也会在arch/arm/boot/dts下生成很多.dtb 文件，这些.dtb 就是设备树文件

vmlinux 、Image ，zImage 、uImage 的区别：

• vmlinux是ELF格式的文件，是编译出来的最原始的内核文件，编译出来 差不多有16MB，是未压缩的。在实际中我们不会使用vmlinux，而是使用zImage或uImage这样的 Linux 内核镜像文件
• Image是Linux内核镜像文件，但是Image仅包含可执行的二进制数据。Image就是使用objcopy取消掉vmlinux中的一些其他信息，比如符号表什么的。但是 Image 是没有压缩过的，Image保存在arch/arm/boot目录下，其大小大概在12MB
• zImage是经过gzip压缩后的Image，经过压缩以后其大小大概在6MB左右
• uImage是老版本uboot专用的镜像文件，uImag是在zImage前面加了一个长度为 64字节的“头” ，这个头信息描述了该镜像文件的类型、加载位置、生成时间、大小等信息。但是新的uboot已经支持了 zImage 启动！所以已经很少用到uImage了

3. Linux内核源码结构

Linux内核编译过程会生成一些文件，下面来看一下编译前后的内核源码结构，可以看出多出了一些编译文件

编译后的内核源码比未编译的源码多了许多文件，这些文件或文件夹的含义见下表：

上表中很多文件夹和文件我们都不需要去关心，需要关注的文件夹或文件如下：

• arch目录：这个目录是和架构有关的目录，比如arm、arm64、avr32、x86等等架构。每种架构都对应一个目录，在这些目录中又有很多子目录，比如boot、common、configs等等。
• block目录 block是Linux下块设备目录， 像SD卡、EMMC、NAND、硬盘等存储设备就属于块设备，block目录中存放着管理块设备的相关文件。
• crypto目录 crypto目录里面存放着加密文件，比如常见的crc、crc32、md4、md5、hash等加密算法。
• Documentation目录 此目录里面存放着Linux相关的文档，如果要想了解Linux某个功能模块或驱动架构的功能，就可以在Documentation目录中查找有没有对应的文档。
• drivers目录 驱动目录文件，此目录根据驱动类型的不同，分门别类进行整理，比如drivers/i2c就是I2C相关驱动目录，drivers/gpio就是GPIO相关的驱动目录，这是我们学习的重点。
• firmware 目录 此目录用于存放固件。
• fs目录 此目录存放文件系统，比如fs/ext2、fs/ext4、fs/f2fs等，分别是ext2、ext4 和 f2fs等文件系统。
• include 目录：头文件目录。
• init 目录：此目录存放 Linux 内核启动的时候初始化代码。
• ipc 目录：IPC 为进程间通信， ipc 目录是进程间通信的具体实现代码。
• kernel 目录：Linux 内核代码。
• lib 目录：lib 是库的意思， lib 目录都是一些公用的库函。
• mm 目录：此目录存放内存管理相关代码。
• net 目录：此目录存放网络相关代码。
• samples 目录：此目录存放一些示例代码文件。
• scripts 目录：脚本目录， Linux 编译的时候会用到很多脚本文件，这些脚本文件就保存在此目录中。
• security 目录：此目录存放安全相关的文件。
• sound 目录：此目录存放音频相关驱动文件，音频驱动文件并没有存放到 drivers 目录中，而是单独的目录。
• tools 目录：此目录存放一些编译的时候使用到的工具。
• usr 目录：此目录存放与 initramfs 有关的代码。
• virt 目录：此目录存放虚拟机相关文件。
• .config 文件：跟 uboot 一样， .config 保存着 Linux 最终的配置信息，编译 Linux 的时候会读取此文件中的配置信息。最终根据配置信息来选择编译 Linux 哪些模块，哪些功能。
• Kbuild 文件：有些 Makefile 会读取此文件。
• Kconfig 文件：图形化配置界面的配置文件。
• Makefile 文件：Linux 顶层 Makefile 文件，建议好好阅读一下此文件。
• README 文件：此文件详细讲解了如何编译 Linux 源码，以及 Linux 源码的目录信息