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1.linux內核源碼目錄結構1

源碼從哪裏來

• 之前講過，我們使用2.6.35.7版本的內核。這個版本的內核有三種：第一種是kernel.org上的官方版本，第二種是三星移植過的，第三種是九鼎X210的移植版本。我們講課時使用第三種內核來講解，後面的移植實驗使用第二種內核來移植。
• 源碼在開發板光盤中有。可以自己去linux下解壓然後make distclean清理然後再次打包傳輸到windows下去解壓分析；也可以直接去我網盤中下載我打包好的。
• 解壓後最終在windows下得到了一個kernel的源碼目錄樹，這個源碼目錄就是九鼎以三星移植過的內核為原材料自己針對X210移植後的內核版本。

分析源碼目錄下的單個文件

1	.mailmap	開發者的郵箱
2	COPYING	版權
3	COPYING.txt
4	CREDITS	感謝
5	initrd.img.cpio	設備樹傳參
6	Kbuild	就是內核編譯的意思。這個文件就是linux內核特有的內核編譯體系需要用到的文件。
7	Makefile	這個是linux內核的總makefile，整個內核工程用這個Makefile來管理的。
8	mk	是九鼎在移植時自己添加的，不是linux內核本身的東西。九鼎添加這個文件的作用是用這個文件來整天管理kernel目錄的配置和編譯，也就是說這個文件有點類似於我們之前移植uboot時自己創建的那個cp.sh。
9	README	說明

簡單講一下linux內核的配置體系。

• linux內核很龐大，裏面模塊很多，而且可配置性非常高。所以linux源代碼的配置是一個很復雜的事情，必須要有一套很復雜的機制來保證linux內核可以被正確的配置。（對比一下uboot，uboot的配置項都是在xxx.h中，用宏定義來表示的。uboot的這種方式很依賴於人的水平，因為uboot的配置體系很簡單。）
• linux內核本身配置項有上千個，光靠人眼睛去看腦袋去記根本不可能，所以內核發明了一種體系用來幫助人進行簡單化的配置。這種體系就是我們本次重點要研究的東西。
• Kbuild、Kconfig等文件，都是和內核的配置體系有關的。

2.linux內核源碼目錄結構2

1	arch	arch是architecture的縮寫，意思是架構。arch目錄下是好多個不同架構的CPU的子目錄，譬如arm這種cpu的所有文件都在arch/arm目錄下，X86的CPU的所有文件都在arch/x86目錄下。
2	block	在linux中block表示塊設備（以塊（多個字節組成的整體，類似於扇區）為單位來整體訪問），譬如說SD卡、iNand、Nand、硬盤等都是塊設備。你幾乎可以認為塊設備就是存儲設備。block目錄下放的是一些linux存儲體系中關於塊設備管理的代碼。
3	crypto	英文意思是加密。這個目錄下放了一些各種常見的加密算法的C語言代碼實現。譬如crc32、md5、sha1等。
4	Documentation	裏面放了一些文檔。
5	drivers	驅動目錄，裏面分門別類的列出了linux內核支持的所有硬件設備的驅動源代碼。
6	firmware	固件。什麽是固件？固件其實是軟件，不過這個軟件是固化到IC裏面運行的叫固件。就像S5PV210裏的iROM代碼。
7	fs	fs就是file system，文件系統，裏面列出了linux支持的各種文件系統的實現。
8	include	頭文件目錄，公共的（各種CPU架構共用的）頭文件都在這裏。每種CPU架構特有的一些頭文件在arch/arm/include目錄及其子目錄下。
9	init	init是初始化的意思，這個目錄下的代碼就是linux內核啟動時初始化內核的代碼。
10	ipc	ipc就是inter process commuication，進程間通信，裏面都是linux支持的IPC的代碼實現。
11	kernel	kernel就是內核，就是linux內核，所以這個文件夾下放的就是內核本身需要的一些代碼文件。
12	lib	lib是庫的意思，這裏面都是一些公用的有用的庫函數，註意這裏的庫函數和C語言的庫函數不一樣的。在內核編程中是不能用C語言標準庫函數，這裏的lib目錄下的庫函數就是用來替代那些標準庫函數的。譬如在內核中要把字符串轉成數字用atoi，但是內核編程中只能用lib目錄下的atoi函數，不能用標準C語言庫中的atoi。譬如在內核中要打印信息時不能用printf，而要用printk，這個printk就是我們這個lib目錄下的。
13	mm	mm是memory management，內存管理，linux的內存管理代碼都在這裏。
14	net	該目錄下是網絡相關的代碼，譬如TCP/IP協議棧等都在這裏。
15	samples	一些實例代碼
16	scripts	腳本，這個目錄下全部是腳本文件，這些腳本文件不是linux內核工作時使用的，而是用來輔助對linux內核進行配置編譯生產的。我們並不會詳細進入分析這個目錄下的腳本，而是通過外圍來重點學會配置和編譯linux內核即可。
17	security	安全相關的代碼。不用去管。
18	sound	音頻處理相關的。
19	tools	linux中用到的一些有用工具
20	usr	目錄下是initramfs相關的，和linux內核的啟動有關，暫時不用去管。
21	virt	內核虛擬機相關的，暫時不用管。

• 總結：這麽多目錄跟我們關系很緊密的就是arch和drivers目錄，然後其他有點相關的還有include、block、mm、net、lib等目錄。

3.內核配置和編譯體驗

先確認Makefile

• 主要是檢查交叉編譯工具鏈有沒有設置對。CROSS_COMPILE ?= /usr/local/arm/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-
• 確認ARCH = arm。主要目的是為了編譯時能找到arch/arm目錄。

make x210ii_qt_defconfig

• 最後只要出現：configuration written to .config這句話，就證明我們的操作是正確的。如果沒有出現這句話，就有錯誤。
• 可能出現的錯誤1：名字敲錯了。名字是字符串匹配的，一定要正確。
• 註意：如果這一步配置沒有得到.config文件，是不能進行到下一步的。實際測試時沒有.config也可以make menuconfig，但是這樣做出來的內核編譯和燒寫運行應該是有問題的。

make menuconfig

• 可能出現的錯誤1：ncurses庫沒裝
• 錯誤信息：

*** Unable to find the ncurses libraries or the
*** required header files.
*** ‘make menuconfig‘ requires the ncurses libraries.
***
*** Install ncurses (ncurses-devel) and try again.

• 解決方案： apt-get install libncurses5-dev （參考了：http://blog.csdn.net/yao_qinwei/article/details/8805101）

• 可能出現的錯誤2：屏幕太小
• 錯誤信息：

Your display is too small to run Menuconfig!
It must be at least 19 lines by 80 columns.

• 解決方案：全屏，或者是把字體調小。

• 總結：make menuconfig是第二步配置，具體的用法和配置意義在後面課程講。我們這裏因為是九鼎已經移植過的，所以第二步配置是可以不做的，直接退出即可。
• 用鍵盤的向右方向鍵移動到EXIT，按回車退出。

make

• 可能出現的錯誤1：莫名其妙的錯誤，可以試試先make distclean
• 代碼本身的錯誤：具體問題具體分析
• 編譯完成後得到的內核鏡像不在源碼樹的根目錄下，在arch/arm/boot這個目錄下。得到的鏡像名是zImage

4.內核的配置原理1

燒寫測試 配置的關鍵是得到.config文件

• .config以.開頭，是一個隱藏文件，因此平時是看不到的，需要ls -a來看
• 當我們make distclean後（也就是說默認情況下）是沒有.config文件的，我們配置的兩步過程就是為了得到內容合適的.config文件
• .config文件是linux內核在編譯過程中很重要的一個文件，其作用類似與uboot中的include/configs/x210_sd.h，內核在編譯過程中會讀取.config中的配置項，並且用這些配置項去指導整個編譯鏈接過程。
• .config文件的格式類似於腳本文件，其中內容為類似於於：CONFIG_ARM=y的一個一個的配置項。這些配置項就類似於腳本文件中定義的一個一個變量，所以這一行可以被理解為定義了一個變量CONFIG_ARM，這個變量的值為y。
• .config文件中每一行都是一個配置項，從.config文件的規模可以看出linux內核的可配置項有兩三千個。所以linux內核是高度可配置的，而且linux內核的所有配置項很難全部搞明白。因為linux內核的配置項太多太繁雜超出了人的大腦能夠記憶和處理的數量級，因此linux內核不像uboot那樣直接手工配置，而是發明了一個圖形化的配置工具menuconfig。

make xx_defconfig 和 make menuconfig相配合

• 我們為了對.config文件中的兩三千個配置項做逐一合適的配置，專門發明了兩步結合的配置方式。
• 其實只要人的記憶足夠好，大腦足夠厲害，完全可以手工去書寫/修改.config文件完成內核配置，最終只要.config中內容是正確的，就不影響編譯過程。
• 第一步：make xxx_defconfig解決的問題是大部分的配置項（這一步結束後99%的配置項就已經正確了），下來就是對個別不同的針對我們的開發板進行細節調整，細節調整就通過make menuconfig來完成。
• make xxx_defconfig這一步其實是參考別人已經做好的，這樣做有很多好處：減少很多工作量，避開了很多自己不懂的配置項（譬如對內存管理的、調度系統的等模塊的配置項），我們只用管自己需要管的。
• make menuconfig其實就是讀取第一步得到的 .config，然後給我們一個圖形化的界面，讓我們可以更加容易的找到自己想要修改的配置項，然後更改配置他。

make xx_defconfig到底做了什麽？

• make x210ii_qt_defconfig 其實相當於：cp arch/arm/configs/x210ii_qt_defconfig .config
• arch/arm/configs目錄下的這麽多個xxx_defconfig哪裏來的？其實這些文件都是別人手工配置好適合一定的開發板的.config文件後自己把.config文件保存過去的。譬如說我們用S5PV210這個SoC，針對這個SoC的開發板的最初配置肯定是三星的工程師去做的。

5.menuconfig的使用和演示

使用說明解釋

• make ，menuconfig中本身自帶的提示就有所有的用法，這裏只要全部理解就可以了。
• menuconfig中間的選擇區中有很多個選擇項，menuconfig中每個選擇項對應.config文件中的一個配置項，每一個選擇項都可以被選擇和配置操作，選擇區中的每一項都是有子目錄的，將光標放在選擇項上按Enter鍵可以進入子目錄（子目錄可能還會有子目錄）。選擇區太短放不下所有的一個目錄層級的選項，可以用箭頭按鍵的向上箭頭和向下箭頭來上翻和下翻。

• 註：在menuconfig中操作相關的幾個鍵盤按鍵，主要是；Enter、ESC、四個方向箭頭按鍵。還有一些特殊字符按鍵，如/ ?
• 向上和向下箭頭，主要用來在選擇項菜單中目錄瀏覽時上下翻
• 回車，主要作用是選中並且執行select/exit/help。
• ESC，主要作用是返回上一層
• 向左和向右箭頭，主要作用是在菜單選項（select、exit、help）間切換。

• 用法翻譯：
• 箭頭按鍵導航整個菜單，回車按鍵選擇子菜單（註意選項後面有 --->的選項才是有子菜單的，沒有這個標識的沒有子菜單），高亮的字母是熱鍵（快捷鍵），鍵盤按鍵Y、N、M三個按鍵的作用分別是將選中模塊編入、去除、模塊化。雙擊ESC表示退出，按下？按鍵可以顯示幫助信息，按下/按鍵可以輸入搜索內容來全局搜索信息（類似於vi中的搜索），[]不可以模塊化，<>的才可以模塊化。

• 註：linux內核中一個功能模塊有三種編譯方法：編入、去除、模塊化。
• 編入就是將這個模塊的代碼直接編譯連接到zImage中去，用 * 號表示，快捷鍵：Y
• 去除就是將這個模塊不編譯鏈接到zImage中，用 空白 表示， 快捷鍵：N
• 模塊化是將這個模塊仍然編譯，但是不會將其鏈接到zImage中，用 M 表示，快捷鍵：M
• 模塊化會將這個模塊單獨鏈接成一個內核模塊.ko文件，將來linux系統內核啟動起來後可以動態的加載或卸載這個模塊。
• 在menuconfig中選項前面的括號裏，*表示編入，空白表示去除，M表示模塊化， < > 表示可模塊化，[ ] 表示不可模塊化。

6.menuconfig的工作原理

menuconfig本身由一套軟件支持的

• linux為了實現圖形化界面的配置，專門提供了一套配置工具menuconfig。
• ncurses庫是linux中用來實現文字式的圖形界面，linux內核中使用了ncurses庫來提供 menuconfig
• scripts\kconfig\lxdialog目錄下的一些c文件就是用來提供menuconfig的那些程序源代碼。

menuconfig讀取Kconfig文件

• menuconfig本身的軟件只負責提供menuconfig工作的這一套邏輯（譬如在menuconfig中通過上下左右箭頭按鍵來調整光標，Enter ESC鍵等按鍵按下的響應），而並不負責提供內容（菜單裏的項目）。
• menuconfig顯示的菜單內容（一方面是菜單的目錄結構，另一方面是每一個菜單項目的細節）是由內核源碼樹各個目錄下的 Kconfig 文件來支持的。Kconfig文件中按照一定的格式包含了一個又一個的配置項，每一個配置項在make menuconfig中都會成為一個菜單項目。而且menuconfig中顯示的菜單目錄結構和源碼目錄中的Kconfig的目錄結構是一樣的。
• 在相應的Kconfig文件中刪除一個config項，則再次make menuconfig時這個項目已經看不到了。

menuconfig讀取/寫入.config文件

• 剛才已經知道menuconfig的菜單內容來自於Kconfig文件，但是每一個菜單的選擇結果（Y、N、M）卻不是保存在Kconfig文件中的。Kconfig文件是不變的，Kconfig文件只是決定有沒有這個菜單項，並不管這個菜單項的選擇結果。
• menuconfig工作時在我們make menuconfig打開時，他會讀取.config文件，並且用.config文件中的配置選擇結果來初始化menuconfig中各個菜單項的選擇值。

• 總結：菜單項的項目內容從 Kconfig 文件來，菜單項的選擇值從 .config 文件來

• 當我們每次退出make menuconfig時，menuconfig機制會首先檢查我們有沒有更改某些配置項的值，如果我們本次沒有更改過任意一個配置項目的值那直接退出；如果我們有改動配置項的值則會提示我們是否保存。此時如果點保存，則會將我們更改過的配置重新寫入.config文件中記錄，下一次再次打開make menuconfig時會再次加載.config，最終去編譯內核時編譯連接程序會考慮.config中的配置值指導整個編譯連接過程。

• 總結：本次主要內容就是講：menuconfig和Kconfig和.config的關系。

7.Kconfig文件詳解1

Kconfig的格式

• Kconfig按照一定的格式來書寫，menuconfig程序可以識別這種格式，然後從中提取出有效信息組成menuconfig中的菜單項。
• 將來在做驅動移植等工作時，有時需要自己添加Kconfig中的一個配置項來將某個設備驅動添加到內核的配置項目中，這時候就需要對Kconfig的配置項格式有所了解，否則就不會添加。
• #開頭的行是註釋行
• menuconfig表示菜單（本身屬於一個菜單中的項目，但是他又有子菜單項目）、.config表示菜單中的一個配置項（本身並沒有子菜單下的項目）。

• menuconfig或者config後面空格隔開的大寫字母表示的類似於 NETDEVICES 的就是這個配置項的配置項名字，這個字符串前面添加CONFIG_後就構成了.config中的配置項名字。
• 一個menuconfig後面跟著的所有config項就是這個menuconfig的子菜單。這就是Kconfig中表示的目錄關系。
• 內核源碼目錄樹中每一個Kconfig都會source引入其所有子目錄下的Kconfig，從而保證了所有的Kconfig項目都被包含進menuconfig中。這個也告訴我們：如果你自己在linux內核中添加了一個文件夾，一定要在這個文件夾下創建一個Kconfig文件，然後在這個文件夾的上一層目錄的Kconfig中source引入這個文件夾下的Kconfig文件。

tristate和bool的含義

• tristate 意思是三態 < >（3種狀態，對應Y、N、M三種選擇方式），bool 是要麽真要麽假 [ ]（對應Y和N）。所以tristate的意思就是這個配置項可以被三種選擇，bool的意思是這個配置項只能被2種選擇。

8.Kconfig文件詳解2

depends的含義

• depends中文意思是“取決於”或者“依賴於”，所以depends在這裏的意思是：本配置項依賴於另一個配置項。依賴的配置項為Y或者M，則本配置項才有意義；如果依賴的哪個配置項本身被設置為N，則本配置項根本沒有意義。
• depends項目會導致make menuconfig的時候找不到一些配置項。所以你在menuconfig中如果找不到一個選項，但是這個選項在Kconfig中卻是有的，則可能的原因就是這個配置項依賴的一個配置項是不成立的。
• depends並不要求依賴的配置項一定是一個，可以是多個，而且還可以有邏輯運算。這種時候只要依賴項目運算式子的裸機結果為真則依賴就成立。

help

• 幫助信息，告訴我們這個配置項的含義，以及如何去配置他。

9.Kconfig和.config文件和Makefile三者的關聯

• 配置項XXX被配置成Y、N、M會影響.config文件中的CONFIG_XXX變量的配置值。
• 這個.config中的配置值（=y、=m、沒有）會影響最終的編譯鏈接過程。如果=y則會被編入（built-in），如果=m會被單獨連接成一個ko模塊，如果沒有則對應的代碼不會被編譯。那麽這麽是怎麽實現的？都是通過makefile實現的。
• obj-$(CONFIG_DM9000) += dm9000.o
• 如果CONFIG_DM9000變量值為y，則obj += dm9000.o，因此dm9000.c會被編譯；如果CONFIG_DM9000變量未定義，則dm9000.c不會被編譯。如果CONFIG_DM9000變量的值為m則會被連接成ko模塊（這個是在linux內核的Makefile中定義的規則）

• 總結：把menuconfig中的菜單項、Kconfig中的配置項、.config中的一行、 Makefile中的一行，這4個東西結合起來理解，則整個linux內核的配置體系就明了了。
• menuconfig中的菜單項取決於Kconfig中配置項，我們在配置Kconfig後，會更改.config 中變量的值，在編譯的時候，Makefile會根據變量的值來決定哪些文件被編譯。

10.menuconfig的實驗學習思路

驗證menuconfig和.config的關系

• make menuconfig時，會讀取.config中的配置值來初始化menuconfig中的配置項。
• 驗證：如果理論正確的，那麽我自己手工修改了.config的配置後，再次make menuconfig時看到的初始值就應該是我手工修改的。
• menuconfig中修改了（按Y、N、M）配置項的值，然後退出時保存，則這個保存結果會修改.config文件中的相應行。
• 驗證：如果結論是正確的，那麽在menucofig中修改了配置後保存退出，再次去手工打開.config文件則可以看到相應配置的一行內容被修改了。

驗證menuconfig和Kconfig的關系

• menuconfig讀取Kconfig的內容作為菜單項目內容。
• 驗證1：在Kconfig中刪除一個config項，則再次make menuconfig時就看不到這個項目了。（上課時已經驗證過了）
• 驗證2：在Kconfig中自己添加創建一個config項，則再次make menuconfig時就能看到多了一個項目。

驗證驗證menuconfig和Makefile的關系

• 我找一個模塊，把他配制成y，然後去make編譯連接，最後得到的zImage中這個模塊就應該被編譯連接進去到zImage中了。
• 驗證：
• 方法一：去這個模塊對應的源代碼目錄看一下這個源碼有沒有被編譯
• 方法二：去zImage對應的elf格式的vmlinux中查看符號
• 方法三：將vmlinux反編譯（objdump）後得到的文件中找模塊對應的符號
• 方法四：將zImage下載到開發板中啟動，啟動後看你的模塊能不能工作

2、內核的配置和移植