1、内核源码目录结构
下面请看4.4内核根目录的源码：
简要说明：
- arch：包含和硬件体系结构相关的代码，每种平台占一个相应的目录，如i386、arm、arm64、powerpc、mips等。Linux内核目前已经支持30种左右的体系结构。在arch目录下，存放的是各个平台以及各个平台的芯片对Linux内核进程调度、内存管理、中断等的支持，以及每个具体的SoC和电路板的板级支持代码。
- block：块设备驱动程序I/O调度。
- crypto：常用加密和散列算法（如AES、SHA等），还有一些压缩和CRC校验算法。
- documentation：内核各部分的通用解释和注释。
- drivers：设备驱动程序，每个不同的驱动占用一个子目录，如char、block、net、mtd、i2c等。
- fs：所支持的各种文件系统，如EXT、FAT、NTFS、JFFS2等。
- include：头文件，与系统相关的头文件放置在include/linux子目录下。* init：内核初始化代码。著名的start_kernel（）就位于init/main.c文件中。
- ipc：进程间通信的代码。
- kernel：内核最核心的部分，包括进程调度、定时器等，而和平台相关的一部分代码放在arch/*/kernel目录下。
- lib：库文件代码。
- mm：内存管理代码，和平台相关的一部分代码放在arch/*/mm目录下。
- net：网络相关代码，实现各种常见的网络协议。
- scripts：用于配置内核的脚本文件。
- security：主要是一个SELinux的模块。
- sound：ALSA、OSS音频设备的驱动核心代码和常用设备驱动。
- usr：实现用于打包和压缩的cpio等。
- include：内核API级别头文件。
2、内核的组成部分
有五个组成部分：
- 进程调度（SCHED）
- 内存管理（MM）
- 虚拟文件系统（VFS）
- 网络接口（NET）
- 进程间通信（IPC）
关系如下图所示：
2.1 进程调度
进程调度控制系统中的多个进程对CPU的访问，使得多个进程能在CPU中“微观串行，宏观并行”地执行。进程调度处于系统的中心位置，内核中其他的子系统都依赖它，因为每个子系统都需要挂起或恢复进程。
Linux进程状态：
- 就绪
- 深度睡眠
- 浅度睡眠
- 执行
- 暂停
- 僵死
Linux的进程在几个状态间进行切换。在设备驱动编程中，当请求的资源不能得到满足时，驱动一般会调度其他进程执行，并使本进程进入睡眠状态，直到它请求的资源被释放，才会被唤醒而进入就绪状态。睡眠分成可中断的睡眠和不可中断的睡眠，两者的区别在于可中断的睡眠在收到信号的时候会醒。如下图所示：
应用看将创建线程：pthread_create（）
内核控件重建线程：pid_t kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags);
2.2 内存管理
内存管理的主要作用是控制多个进程安全地共享主内存区域。当CPU提供内存管理单元（MMU）时，Linux内存管理对于每个进程完成从虚拟内存到物理内存的转换。
一般而言，32位处理器的Linux的每个进程享有4GB的内存空间，0～3GB属于用户空间，3～4GB属于内核空间，内核空间对常规内存、I/O设备内存以及高端内存有不同的处理方式。当然，内核空间和用户空间的具体界限是可以调整的，在内核配置选项Kernel Features→Memory split下，可以设置界限为2GB或者3GB。
相关术语技概念：
- Buddy算法
- LRU 算法
内存管理的整体体系：
内存管理这块的内容相对来讲非常复杂，推荐国内笨叔 奔跑吧 linux内核 这本书，对内存管理这块分析的很到位。
2.3 虚拟文件系统
Linux虚拟文件系统隐藏了各种硬件的具体细节，为所有设备提供了统一的接口。而且，它独立于各个具体的文件系统，是对各种文件系统的一个抽象。它为上层的应用程序提供了统一的vfs_read（）、vfs_write（）等接口，并调用具体底层文件系统或者设备驱动中实
2.4 网络接口
网络接口提供了对各种网络标准的存取和各种网络硬件的支持。在Linux中网络接口可分为网络协议和网络驱动程序，网络协议部分负责实现每一种可能的网络传输协议，网络设备驱动程序负责与硬件设备通信，每一种可能的硬件设备都有相应的设备驱动程序。
2.5 进程间通信
- 信号量
- 共享内存
- 消息队列
- 管道
- UNIX域套接字
这部分内容在应用层的详细使用，博哥后续会在linux应用开发中逐一讲解。
3、内核的编译及加载
在编译内核的时候，首先需要进行内核模块的配置，英文linux功能强大，在实际的项目中，不可能用到所有模块，尤其是嵌入式设备，在资源相对受限的情况下，裁剪显得尤为重要。经过裁剪后，会在kernel的根目录下生成.config文件，然后内核会根据.config进行编译，生成镜像。
内核的配置系统有三部分：
- Makefile 分布在内核源码中，定义Linux内核的编译规则
- 配置文件：给用户提供配置选择功能
- 配置工具： 界面或是命令解释器
3.1 内核配置的方法
- make config（基于文本的最为传统的配置界面，不推荐使用）
- make menuconfig（基于文本菜单的配置界面）
- make xconfig（要求QT被安装）
- make gconfig（要求GTK+被安装）
说道这里，请大家一定自己根据实际情况去下载内核去编译。这里使用4.4.252
3.2 内核及模块的编译
以arm开发板举例：
make ARCH=arm zImage
make ARCH=arm modules
执行完上述命令后，在源代码的根目录下会得到未压缩的内核映像vmlinux和内核符号表文件System.map，在arch/arm/boot/目录下会得到压缩的内核映像zImage，在内核各对应目录内得到选中的内核模块。