深入理解linux内核架构？Linux内核详解

深入理解Linux内核最新的连续内存分配器(CMA)

在嵌入式Linux系统中，特别是使用ARM架构时，GPU、Camera、HDMI等硬件设备对连续内存有着高需求。然而，这通常导致内存资源的浪费，因为这部分内存大多在非工作时间处于空闲状态。为解决这一问题，Marek Szyprowski与Michal Nazarewicz开发了一套创新的连续内存分配器(CMA)。此机制允许系统在需要时动态分配内存，而非提前预留，从而更有效地利用内存资源。

这套CMA机制的实现始于内核启动期间。在arch/arm/mm/init.c文件中的arm_memblock_init()函数中，通过调用dma_contiguous_reserve(min(arm_dma_limit, arm_lowmem_limit))实现内存区域的声明。此函数位于drivers/base/dma-contiguous.c文件中，其定义的size_bytes参数默认为16MB（通过CONFIG_CMA_SIZE_MBYTES=16配置），此参数决定了预留连续内存的大小。

当执行dma_contiguous_reserve()函数时，它会将页设置为MIGRATE_CMA类型，并将其加入到free_list中。这一系列操作确保了内存的高效管理和分配，同时避免了内存资源的浪费。

在CMA机制中，内存的申请和释放遵循标准流程，但具有特殊处理。申请连续内存时，系统会通过dma_alloc_coherent()或dma_alloc_writecombine()函数进行操作，这些函数最终调用drivers/base/dma-contiguous.c中的相关函数，以实现页面的隔离和迁移。隔离页面是为了确保内存资源的高效利用，避免了内存的浪费。释放内存时，系统将页面归还给buddy系统，恢复其可用状态。

此外，内核内存分配过程中的migratetype标记提供了一种机制，以优化内存分配和释放流程。此标记将GFP_标志转化为适用于内存管理的migratetype，使得系统能够根据实际需求更灵活地管理内存资源。

综上所述，CMA机制通过动态分配连续内存，有效提高了嵌入式Linux系统内存的使用效率，减少了资源浪费。这种优化不仅适用于ARM架构的设备，对于其他架构的Linux系统同样具有参考价值。

Linux内核配置解析 - 概述(基于ARM64架构)

在探索Linux内核配置的道路上，初学者可能会感到困惑与挑战。Linux内核拥有多种进入方式，包括从设备驱动入手，研究源代码目录结构，关注内核启动过程，或直接从主要功能模块开始。然而，本文旨在以内核配置项作为切入点，提供对整个Linux内核的全面理解。

内核配置项繁多，这在进行移植时尤其明显，如面对“menuconfig”界面时，初次接触者可能会感到畏惧（请参考图片1）。配置项本质上用于功能设置和开关，它们能够直观反映出软件的功能划分。以Linux内核为例，Kconfig呈现的树状结构在功能组织上比目录结构更为清晰。

本文所使用的Linux内核版本为“X Project”下的“Linux 4.6-rc5”。接下来的系列文章将深入分析配置项，从整体上了解内核。

Linux内核配置项主要通过Kconfig语言组织，以架构为单位。以ARM64为例，其Kconfig入口位于“arch/arm64/Kconfig”。执行“make ARCH=arm64 menuconfig”命令后，用户可进入配置界面（请参考图片1）。

配置界面初期看起来较为简洁，但深入二级菜单时，内容变得丰富复杂。分析配置项时，可以结合Kconfig文件、跟随菜单项指引、利用强大的搜索引擎，必要时查阅源代码。本文将仅介绍Kconfig的一级菜单，作为后续深入分析的基础。

接下来，我们将通过分析“arch/arm64/Kconfig”文件，对menuconfig的一级菜单进行简要解读，旨在从实例出发理解Kconfig语言的语法和内核配置项的整体结构。这将为后续深入研究奠定基础。

linux内核是什么,有啥作用 ,

Linux是一种开源电脑操作系统内核。它是一个用C语言写成，符合POSIX标准的类Unix操作系统。

操作系统是一个用来和硬件打交道并为用户程序提供一个有限服务集的低级支撑软件。一个计算机系统是一个硬件和软件的共生体，它们互相依赖，不可分割。

计算机的硬件，含有外围设备、处理器、内存、硬盘和其他的电子设备组成计算机的发动机。但是没有软件来操作和控制它，自身是不能工作的。完成这个控制工作的软件就称为操作系统，在Linux的术语中被称为“内核”，也可以称为“核心”。

Linux内核的主要模块（或组件）分以下几个部分：存储管理、CPU和进程管理、文件系统、设备管理和驱动、网络通信，以及系统的初始化（引导）、系统调用等。

扩展资料：

Linux内核的特性

1、可移植性

Linux是全球被最广泛移植的操作系统内核。从掌上电脑iPad到巨型电脑IBM S/390，甚至于微软出品的游戏机XBOX都可以看到Linux内核的踪迹。Linux也是IBM超级计算机Blue Gene的操作系统。

2、网络支持

作为一个生产操作系统和开源软件，Linux是测试新协议及其增强的良好平台。Linux支持大量网络协议，包括典型的 TCP/IP，以及高速网络的扩展（大于 1 Gigabit Ethernet [GbE]和 10 GbE）。Linux也可以支持诸如流控制传输协议（SCTP）之类的协议，它提供了很多比 TCP更高级的特性（是传输层协议的接替者）。

3、动态内核

Linux还是一个动态内核，支持动态添加或删除软件组件。被称为动态可加载内核模块，它们可以在引导时根据需要（当前特定设备需要这个模块）或在任何时候由用户插入。

4、系统管理程序

Linux最新的一个增强是可以用作其他操作系统的操作系统。该系统对内核进行了修改，称为基于内核的虚拟机（KVM）。这个修改为用户空间启用了一个新的接口，它可以允许其他操作系统在启用了 KVM的内核之上运行。除了运行 Linux的其他实例之外， Microsoft® Windows®也可以进行虚拟化。惟一的限制是底层处理器必须支持新的虚拟化指令。

参考资料来源：百度百科—Linux内核

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