[科普中国]-嵌入式内核

简介

一个系统要进行工作要包括三部分，即boot+ 内核+ 文件系统。而真正内核的东西其实很少，包括cpu初始化、线程调度、内存分配、文件系统、网络协议栈、驱动这些部分。在基于优先级的调度中，内核处理任务所需的仅仅是每个任务的优先级，倘若一个任务的优先级高于另外一个任务的优先级，那么该任务会先于另外一个任务执行。而对于安全性要求很高的系统，就需要利用分区调度来完成。在分区调度中，内核要求任务分成许多组，每一个组中含有许多相关的任务。分区调度器根据一系列的时钟窗口来执行某个任务。每个过程中的任务只有当时钟窗口来临这个任务时才开始运行，所有过程中的其他任务在这个过程中则不能运行。1

以linux为例，Linux可以分为User Space和Kernel Space，即构成用户空间和内核空间。

用户空间：应用程序 C库 系统配置文件等

内核空间：在内存中，用户一般不能直接接触到（系统调用接口，体系结构相关的一些代码等等）

其实内核空间与用户空间是程序执行的两种不同的状态，通过系统调用和硬件中断能够完成从用户空间到内核空间转移。

内核架构内核架构是有七个子系统组成的。

1. 系统调用接口模块

2. 进程管理模块

3. 内存管理子系统

4. 体系结构相关的子系统（和CPU密切相关）

5. 虚拟文件系统

6. 网络协议栈子系统

7. 设备驱动程序模块

内核源码下几个重要的目录文件arch目录：arch是architecture的缩写，内核所支持的每种cpu体系，在该目录下都有对应的子目录。每个CPU的子目录，有进一步分解为boot,mm,kernel等子目录，分别包含控制系统引导，内存管理，系统调用等

documentation目录：内核的文档（比如一些驱动的使用方法，一些内核的更新记录等等都是放在这个目录里面）

drivers目录：设备驱动程序

include目录：内核所需要的头文件，与平台无关的头文件在include/linux子目录下，与平台相关的头文件则放在相应的子目录中

fs目录：存放各种文件系统的实现代码，每个子目录对应一种文件系统的实现，公用的源程序用于实现虚拟文件系统VFS

内核配置及编译内核配置下载解压内核源码，在内核源码目录下，有两个命令可以配置内核

1. make config: 基于文本模式的交互式配置

2. make menuconfig: 基于文本模式的菜单型配置（这个配置方法更直观、简单、高效）

三个选项所代表的意义：

选择该功能，该功能会被编译进内核，运行在内存中

选中该功能，内核模块，不编译进内核，会将相应的模块编译成.O文件，然后放到相应的目录下存放在硬盘里面，当要用到该功能时，内核会把该功能加载到内存中，不用的时候从内存中删除，这样可以节省内存，提高内存利用率

本次编译不选中该功能

内核配置的结果：内核配置通常是在一个已有的配置文件基础上，通过修改得到新的配置文件，linux内核提供了一系列可供参考的内核配置文件，位于Arch/$cpu/configs

内核编译X86： make bzImage

arm： make uImage ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-

安装内核内核清理未来发展嵌入式内核是集成的下一步发展。通常，集成是工业三大要素--更高性能、更短面试时间和更低制造成本的主要策略。在不断面向更高集成度的前进道路上，微处理器和可编程逻辑器件沿着相同的道路在各自发展。在更高性能的推动下，微处理器的数据通道变得更宽更远，能处理更长的指令。板上高速缓冲，更长的时钟速率和更高效地逻辑操作提高了工作速度。