================== 体系结构层 ================== .. meta:: :description: 这篇文档介绍了 Linux 内核的体系结构层，包括内核的引导过程、内存管理、MMU 管理、线程管理、时间管理、中断和异常管理、系统调用以及平台驱动程序等内容。 :keywords: Linux 内核, 体系结构, 引导, 内存管理, MMU, 线程管理, 时间管理, 中断, 异常, 系统调用, 平台驱动程序 `查看幻灯片 `_ .. slideconf:: :autoslides: False :theme: single-level 课程目标： =================== .. slide:: 简介 :inline-contents: True :level: 2 * 体系结构层概述 * 引导过程概述 体系结构层概述 ========================== .. slide:: 体系结构层概述 :level: 2 :inline-contents: True .. ditaa:: :height: 100% +---------------+ +--------------+ +---------------+ | Application 1 | | Application2 | ... | Application n | +---------------+ +--------------+ +---------------+ | | | v v v +--------------------------------+------------------------+ | Kernel core & subsystems | Generic Drivers | +--------------------------------+------------------------+ | Generic Architecture Code | +---------------------------------------------------------+ | Architecture Specific Code | | | | +-----------+ +--------+ +---------+ +--------+ | | | Bootstrap | | Memory | | Threads | | Timers | | | +-----------+ +--------+ +---------+ +--------+ | | +------+ +----------+ +------------------+ | | | IRQs | | Syscalls | | Platform Drivers | | | +------+ +----------+ +------------------+ | | +------------------+ +---------+ +---------+ | | | Platform Drivers | | machine | ... | machine | | | +------------------+ +---------+ +---------+ | +---------------------------------------------------------+ | | | v v v +--------------------------------------------------------+ | Hardware | +--------------------------------------------------------+ 引导（boot）过程 ---------- .. slide:: 引导过程 :level: 2 :inline-contents: True * 第一个运行的内核代码 * 通常在 MMU 禁用的情况下运行 * 移动/重新定位内核代码 引导过程 ---------- .. slide:: 引导过程 :level: 2 :inline-contents: True * 第一个运行的内核代码 * 通常在 MMU 禁用的情况下运行 * 复制引导加载程序（bootloader）参数并确定内核运行位置 * 将内核代码移动/重新定位到最终位置 * 初始 MMU 设置——映射内核 内存设置 ------------ .. slide:: 内存设置 :level: 2 :inline-contents: True * 确定可用内存并设置引导内存分配器 * 在页面分配器建立之前管理内存区域 * Bootmem——使用位图跟踪空闲块 * Memblock——取代 bootmem 并支持内存范围 * 同时支持物理地址和虚拟地址 * 支持 NUMA 架构 MMU 管理 -------------- .. slide:: MMU 管理 :level: 2 :inline-contents: True * 实现通用的页表操作 API：类型、访问器、标志 * 实现 TLB 管理 API：刷新、使无效 线程管理 ----------------- .. slide:: 线程管理 :level: 2 :inline-contents: True * 定义线程类型（struct thread_info）并实现分配线程的函数（如果需要） * 实现 :c:func:`copy_thread` 和 :c:func:`switch_context` 时间管理 ---------------- .. slide:: 时间管理 :level: 2 :inline-contents: True * 设置定时器节拍并提供时间源 * 大部分转移到平台驱动程序 * clock_event_device——用于调度定时器 * clocksource——用于读取时间 中断和异常管理 ----------------------------- .. slide:: 中断和异常管理 :level: 2 :inline-contents: True * 定义中断和异常处理程序/入口点 * 设置优先级 * 为中断控制器提供平台驱动程序 系统调用 ------------ .. slide:: 系统调用 :level: 2 :inline-contents: True * 定义系统调用入口点 * 实现用户空间访问原语（例如，copy_to_user） 平台驱动程序 ---------------- .. slide:: 平台驱动程序 :level: 2 :inline-contents: True * 平台和体系结构特定的驱动程序 * 与平台设备枚举方法绑定（例如，设备树或 ACPI） 机器特定代码 --------------------- .. slide:: 机器特定代码 :level: 2 :inline-contents: True * 一些体系结构使用“机器”/“平台”抽象 * 在使用大量不同种类的嵌入式系统中很常见（例如，ARM、powerPC） 引导过程概述 ============================ .. slide:: 引导流程检查 :level: 2 :inline-contents: True .. asciicast:: ../res/boot.cast