提示：本系列文章重点学习Linux内核

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简介

提示：在这里先对Linux内核做一个概述，以便大家能更好的理解：

Linux内核是整个Linux操作系统的核心组件，负责管理硬件资源、提供系统调度和支持各种设备驱动程序。
Linux内核的作用是将应用层序的请求传递给硬件，并充当底层驱动程序，对系统中的各种设备和组件进行寻址。
嵌入式Linux内核可以通过配置进行裁剪，这种裁剪通常通过配置选项和内核模块来实现，以最小化内核的大小并仅包含系统所需的功能。
Linux进程采用层次结构，每个进程都依赖于一个父进程。内核启动systemd程序作为第一个进程。该进程负责进一步的系统初始化操作。systemd进程是进程树的根，所有的进程都直接或者间接起源于该进程。
virt/ ---- 提供虚拟机技术的支持。“virt/” 是Linux内核源代码中的一个目录，专门提供对虚拟机技术的支持

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提示：以下是本篇文章将重点阐述Linux内核的基本概念/基本结构和组件

一、基础概念

1.六项工作内容

2.根文件系统（Root File System）：

嵌入式Linux需要一个根文件系统，这是一个包含操作系统所需文件和目录的文件系统。它可以存储在闪存、SD卡或其他存储设备中，用于启动系统和提供文件管理。

3.交叉编译（Cross-Compilation）：

由于嵌入式系统通常具有不同的体系结构和硬件平台，交叉编译是一种在开发主机上生成目标嵌入式系统可执行文件的技术。这样可以避免在嵌入式设备上直接编译，提高效率。

4.设备树（Device Tree）：

设备树是一种描述硬件平台和设备信息的数据结构，用于在嵌入式系统中动态配置硬件。它使得相同的内核可以用于多种不同的硬件配置，简化了内核的移植和维护。

5.驱动程序（Device Drivers）：

嵌入式Linux系统需要驱动程序来与硬件交互。这些驱动程序负责控制和管理硬件设备，使其能够与操作系统协同工作。

6.BusyBox：

BusyBox是一个集成了许多标准Unix工具的小型可执行文件。在嵌入式Linux系统中，它通常用于提供命令行工具，以便执行系统管理和调试任务。

7.引导加载程序（Bootloader）：

引导加载程序是启动嵌入式系统的软件，负责加载内核和根文件系统到内存中，并启动操作系统。常见的引导加载程序包括U-Boot和GRUB。

8.文件系统支持：

嵌入式Linux系统通常支持一些轻量级的文件系统，如JFFS2、UBIFS等，以适应嵌入式设备的存储需求。

9.实时性能：

对于某些嵌入式系统，实时性能是一个关键要素。Linux的一些实时内核衍生版本（如PREEMPT-RT）专注于提供更可预测和实时的响应。

这些是嵌入式Linux的一些基本概念，了解这些概念有助于理解在嵌入式系统中如何配置、开发和维护Linux操作系统。

二、Linux内核的基本结构和组件

1.启动引导（Bootloader）：

引导加载程序（Bootloader）： 负责引导操作系统，例如U-Boot。
引导参数： 传递给内核的参数，例如启动命令行参数和初始化参数。

2.内核空间和用户空间：

内核空间： 内核运行的区域，包括核心模块、调度器、设备驱动程序等。
用户空间： 用户应用程序运行的区域。

3.进程和调度器：

进程管理： 包括进程的创建、销毁和切换。
调度器： 决定哪个进程在给定时间运行，以及运行多长时间。

4.系统调用接口：

系统调用： 用户空间与内核空间之间的接口，允许应用程序请求内核执行特权操作。

5.文件系统：

虚拟文件系统（VFS）： 提供文件系统抽象层，使得不同的文件系统可以被统一管理。
具体文件系统： 如ext4、FAT32等，用于存储和组织数据。

6.设备驱动程序：

字符设备和块设备驱动： 管理字符设备（如终端）和块设备（如硬盘）。
总线驱动程序： 管理总线上的设备，如PCI、USB等。
网络设备驱动： 管理网络接口。

7.中断和定时器：

中断处理： 处理硬件和软件中断，保证及时响应外部事件。
定时器： 提供定时和延时功能。

8.内存管理：

物理内存管理： 管理实际硬件内存。
虚拟内存管理： 提供虚拟内存，允许多个进程共享内存。

9.网络协议栈：

TCP/IP协议栈： 实现网络通信的基本协议，如IP、TCP、UDP。
网络设备驱动： 管理网络接口。

10.功耗管理：

电源管理： 管理设备的电源状态，以降低功耗。

11.调试和性能分析：

内核调试： 提供调试接口，支持内核级别的调试。
性能分析： 提供性能分析工具，帮助优化系统性能。

12.配置和编译：

配置工具： 允许用户选择和配置内核组件。
编译系统： 将配置文件编译成可执行内核。

这只是嵌入式Linux内核的一些基本组件，具体的内核结构可能因内核版本、硬件平台和特定需求而有所不同。在实际开发中，可以根据具体需求裁剪和配置内核，以适应特定的嵌入式系统。

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