linux核心介紹

https://blog.csdn.net/u012489236/article/list/3?t=1

核心體系結構

https://www.cnblogs.com/luxiaodai/p/13379737.html

Linux核心主要由五個子系統組成：程序排程，記憶體管理，虛擬檔案系統，網路介面，程序間通訊。

1. 程序排程（SCHED）:控制程序對CPU的訪問。當需要選擇下一個程序執行時，由排程程式選擇最值得執行的程序。可執行程序實際上是僅等待CPU資源的程序，如果某個程序在等待其它資源，則該程序是不可執行程序。Linux使用了比較簡單的基於優先順序的程序排程演算法選擇新的程序。

2. 記憶體管理（memory management，MM）允許多個程序安全的共享主記憶體區域。Linux 的記憶體管理支援虛擬記憶體，即在計算機中執行的程式，其程式碼，資料，堆疊的總量可以超過實際記憶體的大小，作業系統只是把當前使用的程式塊保留在記憶體中，其餘的程式塊則保留在磁碟中。必要時，作業系統負責在磁碟和記憶體間交換程式塊。記憶體管理從邏輯上分為硬體無關部分和硬體有關部分。硬體無關部分提供了程序的對映和邏輯記憶體的對換；硬體相關的部分為記憶體管理硬體提供了虛擬介面。

3. 虛擬檔案系統（Virtual File System,VFS）隱藏了各種硬體的具體細節，為所有的裝置提供了統一的介面，VFS提供了多達數十種不同的檔案系統。虛擬檔案系統可以分為邏輯檔案系統和裝置驅動程式。邏輯檔案系統指Linux所支援的檔案系統，如ext2,fat等，裝置驅動程式指為每一種硬體控制器所編寫的裝置驅動程式模組。

4. 網路介面（NET）提供了對各種網路標準的存取和各種網路硬體的支援。網路介面可分為網路協議和網路驅動程式。網路協議部分負責實現每一種可能的網路傳輸協議。網路裝置驅動程式負責與硬體裝置通訊，每一種可能的硬體裝置都有相應的裝置驅動程式。

5. 程序間通訊(inter-process communication，IPC) 支援程序間各種通訊機制。

處於中心位置的程序排程，所有其它的子系統都依賴它，因為每個子系統都需要掛起或恢復程序。一般情況下，當一個程序等待硬體操作完成時，它被掛起；當操作真正完成時，程序被恢復執行。例如，當一個程序通過網路傳送一條訊息時，網路介面需要掛起傳送程序，直到硬體成功成功地完成訊息的傳送，當訊息被成功的傳送出去以後，網路介面給程序返回一個程式碼，表示操作的成功或失敗。其他子系統以相似的理由依賴於程序排程。

各個子系統之間的依賴關係如下：

程序排程與記憶體管理之間的關係：這兩個子系統互相依賴。在多道程式環境下，程式要執行必須為之建立程序，而建立程序的第一件事情，就是將程式和資料裝入記憶體。

程序間通訊與記憶體管理的關係：程序間通訊子系統要依賴記憶體管理支援共享記憶體通訊機制，這種機制允許兩個程序除了擁有自己的私有空間，還可以存取共同的記憶體區域。

虛擬檔案系統與網路介面之間的關係：虛擬檔案系統利用網路介面支援網路檔案系統(NFS),也利用記憶體管理支援RAMDISK裝置。

記憶體管理與虛擬檔案系統之間的關係：記憶體管理利用虛擬檔案系統支援交換，交換程序(swapd)定期由排程程式排程，這也是記憶體管理依賴於程序排程的唯一原因。當一個程序存取的記憶體對映被換出時，記憶體管理向檔案系統發出請求，同時，掛起當前正在執行的程序。

除了這些依賴關係外，核心中的所有子系統還要依賴於一些共同的資源。這些資源包括所有子系統都用到的過程。例如：分配和釋放記憶體空間的過程，列印警告或錯誤資訊的過程，還有系統的除錯例程等等。

linux中斷機制

1. 硬體的中斷響應 ---> 核心驅動中的中斷
2. 系統呼叫的函式響應（sys_call） ---> 系統呼叫
3. 自定義中斷 ---> 軟體的中斷模式
4. 訊號中斷 ---> 對了解訊號的使用、建立等
5. 系統的異常和錯誤 ---> 系統的異常獲取，瞭解系統異常的作用

linux中斷機制

https://blog.csdn.net/xiaoshengqdlg/article/details/39296937

硬中斷

由與系統相連的外設(比如網絡卡、硬碟)自動產生的。主要是用來通知作業系統系統外設狀態的變化。比如當網絡卡收到資料包 的時候，就會發出一箇中斷。我們通常所說的中斷指的是硬中斷(hardirq)；硬中斷的本質是接收到中斷訊號後，跳轉到公共段程式碼執行do_IRQ，並切換到硬中斷請求棧，執行中斷回撥函式。

軟中斷

為了滿足實時系統的要求，中斷處理應該是越快越好。linux為了實現這個特點，當中斷髮生的時候，硬中斷處理那些短時間

1. 軟中斷通過open_softirq註冊一個軟中斷處理函式，即在軟中斷向量表softirq_vec陣列中新增新的軟中斷處理action函式。

2. 呼叫raised_softirq軟中斷觸發函式，即把軟中斷標記為掛起狀態。核心會在一些位置檢查是否有掛起狀態的軟中斷，如果有的話會呼叫do_softirq函式來執行軟中斷處理函式。

3. do_softirq函式做的一個重要的工作是切換到軟中斷請求棧。切換到軟中斷請求棧就代表了此時已經處於了軟中斷上下文中了。

• 切換到軟中斷請求棧
• 呼叫__do_softirq函式

4. __do_softirq函式

• 開始執行軟中斷處理函式

• 如果還有更多掛起的軟中斷沒有處理，則呼叫wakeup_softirq函式喚醒核心執行緒來處理本地CPU的軟中斷。該執行緒會迴圈呼叫do_softirq函式而不是在核心那些檢查軟中斷是否掛起的位置進行檢查，節省了時間。

中斷處理流程

https://www.cnblogs.com/embedded-linux/p/5888843.html

1. 將所有的暫存器入棧：SS EFLAGS ESP CS EIP （8086） <---> R0 - R15 (ARM)
2. 將異常碼（中斷號）入棧
3. 將當前的函式返回值入棧（為了在中斷執行後能夠找到在哪裡中斷的，能夠返回原先函式執行的位置）
4. 呼叫對應的中斷服務函式
5. 出棧函式返回值
6. 出棧所有的入棧的暫存器 （中斷號丟棄了）

中斷的程式碼實現

1. 硬體中斷

   system_call.s解讀：https://blog.csdn.net/weixin_32512187/article/details/116818186

核心原始碼結構

核心載入程式