第11章Linux核心原始碼
本章講述在Linux核心原始碼中，應該從何處開始查詢特定的核心函式。
本書並不要求讀者具有C語言程式設計能力，也不要求讀者有一份可參閱的Linux核心原始碼，
事實上，通過檢視核心原始碼可以在一定深度上理解Linux作業系統，同時這也是一個很好的實
踐機會。本章給出了對核心原始碼的概覽：它們是如何編排的以及從何處開始查詢特定程式碼。
11.1怎樣得到Linux核心原始碼
所有主要的Linux系統(Craftworks、Debian、Slackware、RedHat等等)都包含有核心原始碼，
通常所安裝的Linux系統都是通過這些原始碼建立的。由於Linux總是不斷更新，因此使用者所安
裝的Linux可能已過時，不過從附錄A所列的站點上可得到最新的原始碼，所有這些站點地址都
可在ftp://ftp.cs.helsinki.fi

上查到。
Linux核心原始碼的版本號表示方法非常簡單：所有偶數版(如2.0.30)都是已發行的穩定版；
所有奇數版(如2.1.42)都是測試版，本書是基於2.0.30版撰寫的。測試版包含所有的新特徵，
並支援所有的新裝置，雖然測試版並不穩定，並且可能提供了一些使用者不想要的東西，但對
於Linux與使用者溝通而言，測試新的核心是很重要的。不過請注意，在嘗試非產品型的測試版
之前，最好先完全備份系統。
對核心原始碼的修改是作為patch檔案出現的，patch工具提供了一組對原始碼檔案的編輯。例
如，若想把2.0.29原始碼升級為2.0.30版，則要使用patch檔案來完成對原始碼的編輯，操作如下：
這樣做可以避免對所有原始碼檔案的拷貝。在http://www.linuxhq.com站點上可找到很好的
核心原始碼的patch。
11.2核心原始碼的編排
在原始碼目錄樹的最頂端(/usr/src/linux)可看到如下一些目錄：
*archarch子目錄包含所有的特定體系結構的核心原始碼，它的子目錄分別對應著一種
Linux所支援的體系結構，例如i386和alpha。
*includeinclude子目錄包含大部分的編譯核心原始碼所需檔案。
*init此目錄下包含了核心的初始化程式碼，由此可以很好地開始瞭解核心是如何工作的。
*mm此目錄下包含了所有記憶體管理程式碼，特定體系結構的記憶體管理程式碼在arch/*/mm目
錄下。
*drivers此目錄下包含了系統所有的裝置驅動程式，其下子目錄各針對不同的裝置驅動
程式類。
*ipc此目錄下包含了核心的內部程序通訊程式碼。
*modules此目錄只是用來儲存建立的模組。

*fs所有檔案系統程式碼，其下子目錄各針對不同的系統所支援的檔案系統。
*kernel核心主程式碼，特定體系結構核心程式碼儲存在arch/*/kernel中。
*net核心的網路程式碼。
*lib此目錄包含核心庫程式碼，特定體系結構的庫程式碼儲存在arch/*/lib目錄下。
*scripts此目錄包含了核心設定時用到的指令碼。
11.3從何處看起
像Linux這樣複雜的大程式，探究起來使人迷茫，這就像一個找不出頭緒的大線團。要查
看核心的某一部分通常會被引向許多其他的相關檔案，最後甚至忘記了最初的動機。下面給
出了一些提示，根據這些提示，對於給定的內容即可找到最好的開始閱讀程式碼部分。
1.系統啟動和初使化
在基於Intel的系統中，通常先執行loadlin.exe或LILO，由這兩個程式將核心載入記憶體並啟
動核心，之後便由核心控制系統。在arch/i386/kernel/head.s中可找到這一部分，head.s先進行
一些特定體系結構的安裝，然後跳轉到init/main.c中的main()例程。
2.記憶體管理
有關記憶體管理的程式碼大部分都在mm中，但與特定體系結構相關的部分則儲存在
arch/*/mm中，記憶體缺頁處理程式碼在mm/memory.c中，記憶體對映和頁緩衝程式碼在mm/filemap.c
中，實現緩衝區快取部分程式碼在mm/buffer.c中，頁交換程式碼在mm/swap_state.c和
mm/swapfile.c中。
3.核心
大部分通用核心程式碼在kernel中，與特定體系結構相關的程式碼在arch/*/kernel中，排程進
程程式碼在kernel/sched.c中，建立子程序程式碼在kernel/fork.c中，BottomHalf控制程式程式碼在
include/linux/interrupt.h中，task_struct資料結構的定義在include/linux/sched.h中。
4.PCI
PCI偽驅動程式在drivers/pci/pci.c中，系統全域性定義在include/linux/pci.h中。每種體系結
構都有其特定的PCIBIOS程式碼，如AlphaAxp的程式碼在arch/alpha/kernel/bios32.c中。
5.內部程序間通訊
所有相關程式碼都在ipc中，所有的SystemVIPC物件都有一個ipc_perm資料結構，在
include/linux/ipc.h中有該資料結構的定義。SystemV的訊息機制程式碼在ipc/msg.c中，共享內
存程式碼在ipc/shm.c中，訊號量程式碼在ipc/sem.c中，管道程式碼在ipc/pipe.c中。
6.中斷處理
核心的中斷處理程式碼幾乎都與特定微處理器相關。Intel的中斷處理程式碼在
arch/i386/kernel/irq.c中，並且定義在include/asm-i386/irq.h中。
7.裝置驅動程式
大部分的Linux核心原始碼行在裝置驅動程式中，所有裝置驅動程式程式碼在drivers中，並分
為如下幾類：
*/block塊裝置驅動程式(如ide.c)。若要了解其初始化過程，參看drivers/block/genhd.c中
的device_setup()函式，該函式不僅能初始化硬碟，也可以初始化網路。塊裝置包括IDE
和SCSI裝置。

*/char字元裝置驅動程式，例如ttys、串列埠和滑鼠。
*/cdromLinux的所有CDROM程式碼。在此可找到特定的CDROM裝置(如SoundblasterCD
ROM)，請注意，ideCD驅動程式在drivers/block下的ide-cd.c中，而SCSICD驅動程式在
drivers/scsi中的scsi.c中。
*/pciPCI偽驅動程式程式碼，由此可瞭解PCI子系統是如何對映和初始化的，arch/alpha
/kernel/bios32.c中的AlphaPCI固化程式碼也值得一看。
*/scsi所有的SCSI程式碼，以及Linux所支援的所有scsi裝置驅動程式程式碼。
*/net所有網路裝置驅動程式程式碼。
*/sound所有音效卡驅動程式程式碼。
8.檔案系統
EXT2檔案系統的程式碼都在fs/ext2/目錄下，其資料結構定義在include/linux/ex2_fs.h、
ext2_fs_i.h和ext2_fs_sb.h中，虛檔案系統(VirtualFileSystem)資料結構在include/linux/fs.h中，
程式碼在fs/*中，緩衝區快取程式碼在fs/buffer.c中。
9.網路
網路部分程式碼在net中，其大部分的include檔案在include/net中，BSD套接字程式碼在
net/socket.c中，IP版本4INET套接字程式碼在net/ipv4/af_inet.c中，常用的協議支援程式碼(包括
sk_buff控制例程)在net/core中，TCP/IP網路程式碼在net/ipv4中，而網路裝置驅動程式在
drivers/net中。
10.模組
核心模組程式碼一部分在kernel中，另一部分在模組包中，核心程式碼都在kernel/mcdules.c中，
其資料結構和核心守護程式kerneld訊息分別在include/linux/module.h和include/linux/kerneld.h
中，ELF物件檔案的結構定義在include/linux/elf.h中。