linux 5.15.107 内核源码 目录介绍及作用

    linux-5.15.107 源码下载链接：https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.15.107.tar.gz

下载解压后如下图：

1. arch:
   • 作用: 存放体系结构相关的代码。我们知道 Linux 是一个支持多种处理器架构的操作系统，例如 x86 (i386, x86_64), ARM (arm, arm64), MIPS, PowerPC, RISC-V, s390 等。此目录下的每一个子目录都对应一种或一类特定的 CPU 架构。
   • 内容: 包含了特定架构的引导代码、内存管理实现、中断处理、CPU 特性相关的代码、系统调用实现细节以及特定于该架构的驱动程序等。例如，arch/x86 包含了针对 Intel 和 AMD 等 x86 架构处理器的代码，而 arch/arm64 则包含了针对 64 位 ARM 架构的代码。
2. block:
   • 作用: 包含块设备层的代码。块设备是指以固定大小的数据块（block）进行数据读写的设备，如硬盘、固态硬盘 (SSD)、U 盘等。
   • 内容: 实现了块设备的请求队列、I/O 调度算法（例如 CFQ, Deadline, NOOP）、块设备驱动的通用接口和辅助函数等。它为文件系统和底层块设备驱动之间提供了一个抽象层。
3. certs:
   • 作用: 存放用于内核模块签名和验证的证书和密钥相关的代码。
   • 内容: 包含了在内核编译时用于签署内核模块的 X.509 证书和私钥。当启用了模块签名验证功能时，内核会使用这些证书来验证加载的模块是否可信，以增强系统安全性。
4. crypto:
   • 作用: 内核加密框架的所在地。它为内核的其他部分（如 IPsec 网络、dm-crypt 块设备加密、文件系统加密等）提供加密算法和 API。
   • 内容: 实现了各种对称加密算法 (如 AES, DES)、哈希算法 (如 SHA1, MD5)、公钥加密算法、随机数生成器以及相关的 API 接口。它允许硬件加密加速器的集成。
5. Documentation:
   • 作用: 包含内核的官方文档。这是理解内核各个子系统、API、配置选项、开发流程等的重要参考资料。
   • 内容: 文档以 reStructuredText (RST) 格式编写，涵盖了内核的方方面面，包括内核参数、特定驱动程序的说明、内核内部机制的解释、如何为内核贡献代码等。可以使用 Sphinx 等工具将其编译成 HTML 或 PDF 等易于阅读的格式。
6. drivers:
   • 作用: 这是内核源代码中最大的目录之一，包含了所有设备驱动程序的代码。驱动程序是内核与硬件设备之间沟通的桥梁。
   • 内容: 按照设备类型进行了分类，例如：
     • char/: 字符设备驱动 (如串口、终端)。
     • block/: （此目录下的 drivers/block 存放具体的块设备驱动，而顶层的 block 目录是块设备层核心代码）。
     • net/: 网络设备驱动 (如有线网卡、无线网卡)。
     • gpu/: 图形处理器 (GPU) 驱动。
     • hid/: 人机接口设备 (HID) 驱动 (如键盘、鼠标)。
     • i2c/, spi/, usb/, pci/: 各种总线驱动和连接到这些总线的设备驱动。
     • staging/: 一些尚未完全成熟或正在开发中的驱动程序，等待合并到更稳定的位置。
7. fs:
   • 作用: 包含了虚拟文件系统 (VFS) 的实现以及各种具体文件系统的代码。VFS 是一个抽象层，使得用户程序可以用统一的方式与不同类型的文件系统进行交互。
   • 内容: VFS 核心代码 (如 inode.c, file.c, dcache.c 等) 和各种文件系统实现 (如 Ext4, XFS, Btrfs, NTFS, FAT, procfs, sysfs 等)。每个文件系统都在此目录下有其对应的子目录。
8. include:
   • 作用: 包含内核的头文件。这些头文件定义了内核使用的数据结构、宏、函数原型等。
   • 内容:
     • include/linux/: 大部分内核通用的头文件。
     • include/uapi/: (User API) 暴露给用户空间的头文件，定义了内核与用户空间程序交互的接口 (如系统调用号、ioctl 命令等)。
     • include/asm-generic/: 通用的汇编相关头文件。
     • 特定架构的头文件会通过 arch/<architecture>/include/asm 链接或包含进来。
9. init:
   • 作用: 包含内核的初始化和启动代码。
   • 内容: main.c 文件是内核启动的起点 (在架构相关的引导代码之后)，负责初始化内核的各个子系统，如调度器、内存管理、VFS 等。还包括 do_mounts.c (挂载根文件系统) 等。
10. ipc:
    • 作用: 包含进程间通信 (Inter-Process Communication, IPC) 机制的实现。
    • 内容: 实现了 System V IPC (如消息队列、信号量、共享内存) 和 POSIX IPC (如 POSIX 消息队列) 的内核部分。
11. kernel:
    • 作用: 包含内核的核心代码，主要涉及进程管理、调度、时间管理、信号处理、内核同步机制等。
    • 内容:
      • sched/: 进程调度器代码。
      • time/: 时间管理、定时器相关的代码。
      • signal.c: 信号处理。
      • fork.c: 进程创建 (fork, clone)。
      • locking/: 内核锁机制 (如自旋锁、互斥锁)。
      • printk.c: 内核打印函数 printk 的实现。
      • trace/: 内核跟踪和事件记录 (如 ftrace)。
12. lib:
    • 作用: 包含内核使用的一些通用库函数和辅助例程。
    • 内容: 实现了字符串操作 (如 strcpy, strlen)、位操作、CRC校验、压缩/解压缩算法 (如 zlib, lzo)、排序算法等。这些函数被内核的其他部分广泛调用，以避免代码重复。也包含了 kobject.c 和 klist.c 等内核对象管理相关的代码。
13. mm:
    • 作用: 内存管理 (Memory Management) 子系统的代码。负责管理系统的物理内存和虚拟内存。
    • 内容: 包括页分配器 (buddy system)、slab/slub/slob 分配器 (用于小对象的分配)、虚拟内存管理 (如页表管理、缺页中断处理)、交换 (swap) 机制、内存映射 (mmap) 等。
14. net:
    • 作用: 包含内核网络协议栈的实现。
    • 内容: 实现了各种网络协议，如 TCP/IP (IPv4, IPv6)、UDP、ICMP、ARP 等。还包括套接字 (socket) 层、网络过滤 (Netfilter/iptables)、路由、网络调度等。各个协议族 (如 ipv4/, ipv6/, bluetooth/) 都有其对应的子目录。
15. samples:
    • 作用: 包含一些示例代码，用于演示如何使用内核的某些特性或 API。
    • 内容: 提供了一些简单的内核模块、BPF 程序示例、kprobes 示例等，帮助开发者学习和测试内核功能。
16. scripts:
    • 作用: 包含用于内核编译、配置、维护和开发的各种脚本和工具。
    • 内容:
      • Kbuild/Kconfig 系统相关的脚本，用于管理内核的配置和编译过程。
      • Makefile 片段。
      • 代码检查工具 (如 checkpatch.pl)。
      • setlocalversion 用于生成内核版本字符串。
      • dtc/ (Device Tree Compiler) 设备树编译器源码。
      • package/ 用于创建内核包的脚本。
17. security:
    • 作用: 包含 Linux 安全模块 (Linux Security Modules, LSM) 框架以及各种安全模型的实现。
    • 内容: LSM 框架允许插入不同的安全策略模块，如 SELinux, AppArmor, Smack, TOMOYO Linux。此目录包含了这些模块的代码以及内核的通用安全功能，如能力 (capabilities) 系统。
18. sound:
    • 作用: 包含内核的声音子系统，即 ALSA (Advanced Linux Sound Architecture) 和早期的 OSS (Open Sound System) 的部分兼容代码。
    • 内容: ALSA 核心代码、声卡驱动的通用框架以及针对各种声卡芯片的驱动程序。
19. tools:
    • 作用: 包含一些与内核开发和调试相关的用户空间工具。这些工具通常需要与特定内核版本一起编译和使用。
    • 内容:
      • perf/: perf性能分析工具的源码。
      • hv/: Hyper-V 主机和客户端相关的工具。
      • power/: 电源管理相关的工具，如 turbostat。
      • bpf/: BPF (Berkeley Packet Filter) 相关的工具，如 bpftool。
      • testing/: 内核测试相关的工具和框架。
20. usr:
    • 作用: 主要用于生成 initramfs (初始 RAM 文件系统) 的相关支持。
    • 内容: 包含了一个早期的用户空间环境，用于在真正的根文件系统被挂载之前执行一些初始化任务。gen_init_cpio.c 用于从一个描述文件生成 cpio 归档的 initramfs。
21. virt:
    • 作用: 包含与虚拟化技术相关的代码，主要是针对内核作为宿主机 (Host) 或客户机 (Guest) 运行时的支持。
    • 内容:
      • KVM (Kernel-based Virtual Machine) 的核心代码和特定架构的实现。
      • Xen 客户机支持。
      • Virtio 驱动的框架和实现 (一些 Virtio 驱动也分布在 drivers/ 目录下)

内核相关的网站：

1. https://www.kernel.org/ 内核的官方源头和分发中心
2. https://docs.kernel.org/ 官方权威文档的查阅地
3. https://kernelnewbies.org/ 新手入门和了解版本变化的窗口
4. https://bugzilla.kernel.org/ 官方的缺陷报告和追踪平台
5. https://elixir.bootlin.com/linux/ 源码在线阅读和分析工具