VFS的实现是以“一切皆是文件”为需求出发点的。要理解VFS的框架首先看一下VFS和系统的静态关系框图,如图5-1所示。从图5-1可见,VFS是用户层的直接接口,是面向用户的服务。图5-1VFS和系统静态关系图在图5-2中每个节点被使用时都会在VFS层中创建dentry,这样可以快速通过文件名进行查找和定位,Linux内核中对dentry的管理组织形式如图5-3所示。以上是系统运行时VFS对文件名的组织管理,这是VFS管理的一个方面。......
2023-11-22
关于Linux系统框架在图3-1中已经比较详尽的展示,如果将其中的层次关系进行简化就得到图3-2。
从图3-2中可以理解Linux内核就是将硬件的功能抽象出来,为用户的应用程序提供各种系统服务。这些系统服务在内核中必然会有体现,系统服务本身就是应用层需要的各种各样的功能(function)。关于功能,图3-1中也有一些体现,如用户管理、系统管理、数据管理和各种网络功能。这几部分完全是从用户使用的角度考虑的,而Linux内核的一个重要功能就是管理硬件,在其功能中必然要体现硬件的各个功能。所不同的是Linux内核不是将硬件的各个功能一成不变的体现给应用层,而是需要遵循应用层的功能需求进行逻辑的转换。从这个角度理解Linux内核,其主要功能就是管理硬件、将硬件的资源进行合理的抽象并开放给应用层,应用层则无权直接访问硬件,必须通过操作系统来完成相应的功能。这种权限划分和转换是以处理器权限分级为基础来实现的(应用层处于普通权限,而操作系统则有特权)。当然Linux内核是需要支持多用户的,考虑用户的因素,就需要在各种物理资源和抽象资源中加上与用户相关的属性(比如资源的拥有者owner,权限等)。与用户相关的属性是与Linux内核中整体安全性相关的,这部分功能通常和硬件具体功能关系不大,而是附加在逻辑功能之上的属性。本书是以嵌入式系统为基础进行说明,所以将重点放在硬件设备的具体功能以及Linux内核在硬件之上的具体实现方面。安全相关的逻辑属性及功能不会进行说明。
Linux内核的整体框架如图3-3所示。图3-3清晰地展现了Linux内核的实现层次,以及应用层功能和硬件功能的对应关系。通过该图,可以了解Linux内核是如何通过各个层次的抽象,将硬件功能转换成应用层实际需要的功能。(www.chuimin.cn)
图3-2 Linux系统简化层次图
有关深入剖析Linux内核与设备驱动的文章
VFS的实现是以“一切皆是文件”为需求出发点的。要理解VFS的框架首先看一下VFS和系统的静态关系框图,如图5-1所示。从图5-1可见,VFS是用户层的直接接口,是面向用户的服务。图5-1VFS和系统静态关系图在图5-2中每个节点被使用时都会在VFS层中创建dentry,这样可以快速通过文件名进行查找和定位,Linux内核中对dentry的管理组织形式如图5-3所示。以上是系统运行时VFS对文件名的组织管理,这是VFS管理的一个方面。......
2023-11-22
也正是因为Linux内核的唯一性,各个不同发布版本拥有相同的框架。Linux内核是在整个Linux系统的最底层,它负责管理硬件,运行用户程序,并保持系统整体的安全性和完整性。可以说是Linux系统的根和灵魂。图3-1中看到Linux内核还有另一层面的含义。这对于Linux内核同样适用。所以对Linux内核的剖析、学习和研究也不能独立于系统进行,而是要综合考虑应用、内核和硬件等各方面的信息和内容。这样才能更全面、深刻地理解Linux内核。......
2023-11-22
考虑到电源管理的需求涉及处理器和各种设备,一方面是处理器尽可能减少功耗,另一方面是设备尽可能减少功耗。图5-30Linux电源管理各个功能从图5-30可见Linux内核的电源管理功能有与处理器相关的CPUIdle和CPUFreq,也有与设备相关的runtime pm,另外还有与整个系统待机时SLM相关的低功耗电源管理功能。下面分别对这些功能框架进行介绍。具体的驱动同样会在SoC电源管理部分进行讲解。对具体设备的电源管理实现,将在设备驱动中进行详细分析。......
2023-11-22
整体的frame buffer框架如图6-5所示。了解frame buffer的框架还要先从为用户提供的接口开始。图6-7可变参数中硬件信息的含义固定信息是在frame buffer的操作过程中并不发生变化的。从整体分析,frame buffer的框架很直接,主要就是直接管理实际的设备,而相关的操作与应用层直接相关。......
2023-11-22
DM 3730的I2C控制器框架如图7-4所示。图7-4引自《DM 3730芯片手册》中第2798页的框图。关于DM 3730I2C的驱动部分,主要分析相关初始化和总线传输的操作。由于I2C作为控制和获取状态信息,数据量并不大,而且相关的操作频率并不高,这样在中断中进行相关的处理,对系统的影响并不大。......
2023-11-22
SPI总线框架对这两类设备进行管理,具体的框架如图7-6所示。通常的SPI驱动都是在内核实现并在内核态执行的,所以就不对spidev进行详细的分析。SPI总线框架整体的功能就是这样,接下来看看具体各部分的实现。在SPI总线框架中相应的实体是spi_board_info,内容如下:其中的主要信息是与总线信号相关的属性。......
2023-11-22
1基本中断处理流程Linux内核的中断处理框架当然要满足之前提到的各种需求。对Linux内核来说,每个中断号都是通过irq_desc进行描述的,可以说irq_desc是中断处理的核心。通过这些抽象结构就可以实现整个中断处理的框架。2中断处理延时操作下面介绍系统如何解决中断中大数据量时的延时处理问题。图4-28是Linux内核中断处理流程。......
2023-11-22
1框架总体设计从输入设备框架的需求可知,内核的整个输入流程应该分为下层的各种输入设备和上层与用户的控制信息交互两个方面。从图6-1可见,输入设备系统框架的核心部分从底到上分为input driver,input core和event handler三个部分。应用层则要根据输入设备的事件进行相应的操作,为了给应用层统一的接口,输入设备框架对于输入事件进行了规范。......
2023-11-22
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