1、linux内核结构

1.1、单内核与微内核结构

1.1.1、什么是单内核结构和微内核结构

linux操作系统是一个单内核的结构，它的各个子系统之间可以直接调用
比如说文件系统、内存管理、进程管理以及网络系统和进程间通信它们互相之间可以直接调用
只有一些核心的代码它在微内核里面
比如说核心的进程间通信、中断以及调度程序放在微内核，而其他的像文件系统、内存管理可能以服务器的方式放在外部

1.1.2、单内核与微内核的区别

单内核因为它各个子系统之间可以直接调用，所以性能比较高，但是它的可维护性比较差
微内核与服务器之间是一种通信的关系，比如说当要发出一个请求的时候文件系统可能要与微内核进行通信，而这个通信是有代价的，所以微内核的效率比较低，但是因为这种架构各个服务器之间相对独立，所以它的维护性比较好

1.1.3、linux内核源码目录结构

其中各个目录的主要代码类别如下：

arch：架构相关
block：块设备管理相关
drivers：驱动相关
fs：文件系统相关
include：头文件相关
init：linux内核初始化相关
ipc：进程间通信
kernel：linux内核相关
lib：库函数相关
mm：内存管理相关
net：网络协议相关
… …

linux-5.4：
在这里插入图片描述

2、linux内核模块

从上面linux源码目录也可以发现，linux内核是单内核结构，因此其维护性较差，因此为了能够让我们的驱动代码不需要每次都重新编译一次linux内核，linux提供了一种模块——可加装的linux内核模块(LKM)。因为linux使用C语言写的，由于C语言是模块化编程的，添加模块很麻烦，所以为了给Linux添加模块，于是诞生了LKM，就是可以使使用户随时添加内核模块到内核，也可以随时卸载，不和内核建立捆绑。
为了更好的理解该模块，下面写一个简单的linux内核驱动模块：

2.1、驱动模块的编译

hello.c文件

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
//module.h包含了对模块的版本控制
//kernel.h包含了常用的内核函数
//init.h包含了宏__init和__exit
/*
 * 模块的初始化函数 hello_init()
 * __init是用于初始化的修饰符
 * insmod模块的时候执行
 */
static int __init hello_init(void)
{
  //<1>是输出的级别,表示立即在终端输出
  printk("<1>hello,Kernal!...\n!");
  return 0;
}
/*
 * 模块的退出和清理函数 hello_exit()
 * rmmod 模块的时候执行
 */
static void __exit hello_exit(void)
{
  printk("<1>Goodbye,world!...\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
/*
 * 模块的许可证声明GPL
 */
MODULE_LICENSE("GPL");

ps：
printk相比printf来说还多了个：日志级别的设置，用来控制printk打印的这条信息是否在终端上显示的，当日志级别的数值小于控制台级别时，printk要打印的信息才会在控制台打印出来，否则不会显示在控制台！


#define    KERN_EMERG    "<0>"    /* system is unusable            */
#define    KERN_ALERT    "<1>"    /* action must be taken immediately    */
#define    KERN_CRIT    "<2>"    /* critical conditions            */
#define    KERN_ERR    "<3>"    /* error conditions            */
#define    KERN_WARNING    "<4>"    /* warning conditions            */
#define    KERN_NOTICE    "<5>"    /* normal but significant condition    */
#define    KERN_INFO    "<6>"    /* informational            */
#define    KERN_DEBUG    "<7>"    /* debug-level messages            */

Makefile文件
内核模块不是独立的可执行文件，但在运行时其目标文件被链接到内核中，并且只有root用户才能insmod和rmmod模块

obj-m :=hello.o                    #产生hello模块的目标文件,这里的hello必须和c语言的文件名对应,
CURRENT_PATH := $(shell pwd)       #模块当前所在的当前路径
LINUX_KERNEL := $(shell uname -r)  #linux内核源代码的当前版本,uame -r 查看内核的linux命令
LINUX_KERNEL_PATH := /usr/src/linux-headers-$(LINUX_KERNEL)
                                   #linux内核源代码的绝对路径
all:
        make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules #编译模块，Makefile文件中若一行是命令,必须以tab键开头
clean:
        make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean   #清理模块