"本文主要探讨了Linux内核的文件系统及其相关组件,涉及二进制文件格式、设备管理、块设备读写、超级块、inode、目录缓存、名字解析、文件表管理、文件打开与关闭、读写操作以及控制函数如fcntl和ioctl。此外,还介绍了Linux内核的基本结构,包括引导过程、内核初始化、进程管理和内存管理的细节。"
Linux内核是操作系统的核心,负责管理系统的硬件资源,包括存储、文件系统和设备。在文件系统方面,`exec.c`处理二进制文件的格式,使得系统能够执行不同类型的程序。`devices.c`则关注设备的注册和注销,如打开和关闭设备。`block_dev.c`提供了读写块设备的默认方法,确保数据的正确传输。
`super.c`是关于超级块的管理,它定义了虚拟文件系统(VFS)的统一接口,使得不同的文件系统可以被内核统一管理。`inode.c`包含了高速缓冲的实现,以及读写inode(文件元数据)的例程。`dcache.c`处理目录高速缓存,提高查找效率。`namei.c`负责根据文件名找到对应的inode号,这是文件访问的基础。`file_table.c`管理`file`结构,分配和释放文件描述符。`open.c`包含了如`sys_open`, `sys_close`, `chown`, `chmod`等与文件操作相关的系统调用。`read_write.c`实现了文件的读写操作,如`read`和`write`函数。`fcntl.c`和`ioctl.c`则处理文件控制和I/O控制命令。
在内核代码结构上,引导过程由`arch/i386/boot`目录下的代码控制,包括解压缩内核和启动`start_kernel`函数。`start_kernel`初始化大量数据结构,创建初始进程(init进程,进程号1),并进一步创建其他内核级进程。
在进程管理中,`Sched.c`包含了调度程序`schedule()`,负责决定哪个进程应该获得CPU。`fork.c`、`exit.c`和`signal.c`分别涉及进程创建、退出和信号处理。模块化功能由`module.*`文件处理,而`time.c`, `panic.c`, `resource.c`, `sys.c`, `dma.c`, `sysctl.c`, `softirq.c`, `itimer.c`等则涉及各种系统服务和异常处理。
内存管理在`mm`目录下,包括分页和置换算法,由`swap.c`, `swap_state.c`, `swapfile.c`等文件控制。`kmalloc.c`处理内核空间的动态分配和释放,`page_alloc.c`负责页面的分配,`vmalloc.c`管理虚拟内存的分配和释放。
此外,`filemap.c`实现了常规文件的内存映射,而`mmap.c`处理内存映射相关的系统调用。这些机制协同工作,确保了Linux内核高效、可靠地运行。