Linux内核源代码概述

Linux内核源代码非常庞大，截止到2015年据统计代码总量就已经超过1500万行（LOC，Line of Code），看代码总量非常吓人，具体看这1500万行代码的大致分布情况如下图。 显然占比最大的drivers和arch目录下的代码合计占比超过70%，而驱动程序和体系结构需要支持大量相似的不同硬件，结构上重复代码居多，可称为繁杂（complicated），而占比很小的init、kernel、mm、ipc、net等目录，是Linux内核的核心，尽管代码总量不是特别大，但是却可以称为复杂（complex）。

 主要的代码目录：

• arch目录是与体系结构相关的子目录列表，里面存放了许多CPU体系结构的相关代码，比如arm、x86、MIPS、PPC等。arch目录中的代码在Linux内核代码中占比相当庞大，主要原因是arch目录中的代码可以使Linux内核支持不同的CPU和体系结构。alpha、arm、arm64等不同目录分别支持不同的CPU，我们最需要关心的是x86目录。
• init目录，init是初始化的意思，存放Linux内核启动时的初始化代码。init目录中的main.c源文件负责整个Linux内核启动，而main.c源文件中的start_kernel函数是Linux内核启动过程的起点。
• kernel目录包含主内核代码，可谓Linux内核的内核，kernel的意思是内核，就是Linux内核，这个文件夹存放内核本身需要的一些核心代码文件，其中有很多关键代码。
• mm目录包含所有的内存管理的代码，mm是memory management，即内存管理。
• fs目录，fs是指文件系统（file system），里面列出了Linux支持的各种文件系统的实现。
• ipc目录包含进程间通信的代码，IPC就是进程间通信（inter-process communication）。
• net目录包含内核中关于网络的代码，比如TCP/IP协议栈等。
• drivers目录包含内核中所有的设备驱动程序，如字符设备、块设备、SCSI设备等。
• lib目录：公用的库文件，里面是一些公用的库函数。注意这里的库函数和C语言的库函数是不一样的，在内核编程中不能用C语言标准库函数，这里的lib目录下的库函数就是用来替代那些标准库函数的。譬如把字符串转成数字要用atoi函数，但是内核编程中只能用lib目录下的atoi函数，不能用标准C语言库中的atoi函数。譬如在内核中要打印信息时不能用printf，而要用printk，这个printk就是lib目录下的。
• include目录包含建立内核代码时所需的公共的头文件，包括各种体系结构共用的头文件，而模块内部的头文件放在各自模块内部，比如ARM架构特有的一些头文件在arch/arm/include目录及其子目录下。
• 此外还有一些与声音、安全、脚本、工具相关的目录不再一一赘述。Linux内核分析中比较重要的是arch目录下的x86目录下的源文件、init目录下的main.c、kernel目录下和进程调度相关的代码等，其他还有内存管理mm、网络net、文件系统fs等代码。

要弄清楚Linux内核从哪里开始执行的，有一个关键目录是init目录，内核启动相关的代码都在这个目录下。在init目录下有main.c源文件。普通C代码程序是从main函数开始运行的，C程序的阅读一般也从main函数开始。init目录中的main.c源文件是整个Linux内核启动的起点，但它的起点不是main函数，而是main.c源文件中的start_kernel函数，start_kernel函数是初始化Linux内核启动的起点，start_kernel前的代码使用汇编语言来进行硬件初始化，启动代码会在后面的博客中详细分析。

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以上内容为中科大软件学院《Linux操作系统分析》课后总结，感谢孟宁老师的倾心教授，老师讲的太好啦（^_^）

参考资料：《庖丁解牛Linux内核分析》    孟宁  编著