一、Linux介绍
1.1 Unix简介
- Unix因为其安全可靠，高效强大的特点在服务器领域得到了广发的应用。直到GNU/Linux流行开始前，Unix也是科学计算、大型机、超级电脑等所用操作系统的主流。
- Unix的诞生：汤普逊和里奇最早是在贝尔实验室开发Unix
1.2 Linux的诞生
1991年，在赫尔辛基，Linus Toral开始写了一个项目，目的是用来访问大学里面的大型Unix服务器的虚拟终端。他专门写了一个用于他当时正在用的硬件的，与系统操作系统无关的程序，开发是在Minix，用的编译器是GCC来完成的，这个项目后面逐渐转变为Linux内核。
1.3 Linux的全局图
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1.4 Linux的源码目录结构
| 目录 | 解释 | 部分子子目录 |
|---|---|---|
| kernel | 内核管理相关，进程调度等 | sched/fork等 |
| fs | 文件子系统 | ext4/f2fs/fuse/debugfs/proc等 |
| mm | 内存子系统 | |
| drivers | 设备驱动 | staging/cpufreq/gpu 等 |
| arch | 所有CPU系统结构相关的代码 | arm/x86等 |
| include | 头文件 | linux/uapi/asm_generic等 |
| lib | 标准通用的C库 | |
| ipc | 进程通信相关 | |
| init | 初始化过程(非系统引导) | |
| block | 块设备驱动程序 | |
| crypto | 加密、解密、校验算法 | |
| Documentation | 说明文档 |
2 内核态与用户态
Binder驱动里面会用到
2.1 内核态和用户态的简介
- 内核态：CPU可以访问内存所有数据，包括外围设备，例如硬盘、网卡，CPU可以将自己从一个程序切换到另外一个程序。
- 用户态: 只能受限的访问内存，且不允许访问外围设备，占用CPU的能力被剥削，CPU资源可以被其他程序获取。
- 由于需要限制不同的程序之间的访问能力，防止他们获取别的程序的内存数据，或者获取外围设备的数据，并发送网络，CPU划分出两个权限等级 ----用户态 和 内核态。
2.2 用户态与内核态的切换
2.2.1 切换简介
- 所有用户程序都是运行在用户态的，但是有时候程序确实需要做一些内核态的事情，例如从硬盘读取数据，或者从键盘获取输入等。
- 唯一可以这这些事情的就是 操作系统 ，所以这时候 程序 就需要先向 操作系统 请求，以 程序 的名字来执行这些操作。
- 需要一个这样的机制：用户态 切换到 内核态，但是不能控制内核态中执行的执行这种机制叫做系统调用，在CPU中的实现称之为"陷阱指令(Trap Instruction)"
2.2.2 系统调用机制流程
- 用户态程序将一些数据值放在寄存器中，或者使用参数创建一个堆栈(stack frame)，以表明需要操作系统提供的服务。
- 用户态程序执行陷阱指令
- CUP切换到内核态，并跳到内存指定位置的指令，这些指令是操作系统的一部分，他们具有内存保护，不可被用户态程序访问
- 这些指令称之为 陷阱 (trap) 或者新系统调用处理器 ( system call hanlder )。他们会读取程序放入内存的数据参数，并执行程序请求的服务。
- 系统调用完成后，操作系统会重置CPU为用户态并返回系统调用的结果。
