一、内核是什么
内核是操作系统内核的简称，负责实现操作系统的核心功能（内存管理、调度系统、硬件设备管理、文件系统）
内核不包括应用程序。只有内核是没法用的，因为做任何事情都是通过相应的应用程序来完成的。所以就需要内核和常用应用程序打包在一起，这就是操作系统的发行版（也就是普通意义上的操作系统）
1.1、操作系统是什么
linux、windows、android、ucos就是操作系统
本质上是一个程序，由很多个源文件构成，需要编译链接成操作系统程序（vmlinux、zImage、uImage）
操作系统的主要作用就是管理计算机硬件，给应用程序提供一个运行环境
1.2、操作系统核心功能
内存管理：操作系统负责管控所有的内存，所有的应用程序需要使用内存时都要向操作系统去申请和注册，由操作系统的内存管理模块来分配内存给你使用，这样好处是可以保证内存使用不会冲突。避免内存践踏等，段错误
进程调度：操作系统下支持多个应用程序同时运行，操作系统的进程调度模块负责在各个进程之间进行切换，分时复用机制
硬件设备管理：操作系统的硬件设备管理模块就是驱动模块
文件系统：文件系统是管理存储设备的一种方式
二、内核、驱动和根文件系统的关联
内核和驱动的关联
驱动属于内核的一部分
驱动工作在内核态，应用程序工作在用户态
应用程序通过内核定义的API接口来调用内核工作
内核和根文件系统的关联
根文件系统为操作系统启动提供了很多必备的资源：根目录、进程1
根文件系统提供根目录（/），进程1存放在根文件系统中，内核启动最后会去装载根文件系统
三、Linux内核的模块化设计
内核中各个功能模块在代码上是彼此独立的
模块化设计的目的就是实现功能模块的松耦合
配置时可裁剪，模块化编译和安装
为了方便，逐渐从静态变成了动态升级
模块化设计的好处
功能可裁剪、灵活性
可扩展性（动态安装卸载、新硬件的支持）
利于协作
四、Linux内核源码目录结构
源码下载地址
4.1、单个文件
Kbuild：kernel build的意思，就是内核编译的意思。这个文件就是linux内核特有的内核编译体系需要用到的文件
Kconfig：内核的配置体系有关的
Makefile：总makefile
4.2、单个文件夹
arch：架构，不同架构的CPU的子目录，如arm这种cpu的所有文件都在arch/arm目录下
block：块的意思，存储体系中关于块设备管理的代码
crypto：加密，这个目录下放了一些各种常见的加密算法，如crc32、md5、sha1等
Documentation：里面放了一些文档
drivers：驱动目录，列出了内核支持的所有硬件设备的驱动源代码
firmware：固件
fs：文件系统，里面列出了linux支持的各种文件系统的实现
include：头文件目录，公共的（各种CPU架构共用的）头文件都在这里。每种CPU架构特有的一些头文件在arch/arm/include目录及其子目录下
init：是初始化的意思，内核启动时初始化内核的代码
ipc：进程间通信，里面都是linux支持的IPC的代码实现
kernel：内核，内核本身需要的一些代码文件
lib：库，这里面都是一些公用的有用的库函数，注意这里的库函数和C语言的库函数不一样。在内核编程中是不能用C语言标准库函数，这里的lib目录下的库函数就是用来替代那些标准库函数的。如在内核中要把字符串转成数字用atoi，但是内核编程中只能用lib目录下的atoi函数，不能用标准C语言库中的atoi。譬如在内核中要打印信息时不能用printf，而要用printk，这个printk就是我们这个lib目录下的
mm：内存管理，linux的内存管理代码都在这里
net：网络相关的代码，譬如TCP/IP协议栈等都在这里
scripts：脚本
security：安全相关的代码
sound：音频处理相关的
tools：linux中用到的一些有用工具
usr：目录下是initramfs相关的，和linux内核的启动有关
virt：内核虚拟机相关的
五、内核配置与编译
树莓派编译烧录：参考文章
确定Makefile
ARCH=arm，主要是为了可以找到arch/arm目录
CROSS_COMPILE，是编译工具链
make distclean 清除编译生成的文件
make bcm2709_defconfig，生成.config文件
bcm2709_defconfig是树莓派3b的配置文件
相当于把bcm2709_defconfig文件拷贝成.config文件
make menuconfig
make 编译内核
编译完成后得到的内核镜像，在arch/arm/boot这个目录下，得到的镜像名是zImage
源码目录下vmlinux，是编译生成的源文件，zImage是压缩后的源文件
总结：配置分2步，编译分1步
5.1、2步配置的过程
make xxx_defconfig解决的问题是大部分的配置项（这一步结束后99%的配置项就已经正确了），下来就是对个别不同的针对我们的开发板进行细节调整，细节调整就通过make menuconfig来完成。
5.2、menuconfig的使用
在menuconfig中操作相关的几个键盘按键
Enter、ESC、四个方向箭头按键
？按键可以显示帮助信息
/ 按键可以输入搜索内容来全局搜索信息
select/exit/help
选择，退出，帮助
回车按键选择子菜单，选项后面有 --->的选项是有子菜单的，没有这个标识的没有子菜单
高亮的字母是热键（快捷键）
按键Y、N、M三个按键的作用分别是将选中模块编入、去除、模块化
双击ESC表示退出
[]不可以模块化，<>的才可以模块化
选项前面的括号里，*表示编入，空白表示去除，M表示模块化
模块化：内核模块.ko文件，将来linux系统内核启动起来后可以动态的加载或卸载这个模块
5.3、menuconfig的工作原理
scripts\kconfig\lxdialog目录下的一些c文件就是用来提供menuconfig的那些程序源代码
menuconfig显示的菜单内容（一方面是菜单的目录结构，另一方面是每一个菜单项目的细节）是由内核源码树各个目录下的Kconfig文件来支持的
菜单项的项目内容从Kconfig文件来，菜单项的选择值从.config文件来
5.4、Kconfig文件格式
开头的行是注释行
menuconfig或者config后面空格隔开的大写字母表示的类似于 NETDEVICES 的就是这个配置项的配置项名字，这个字符串前面添加CONFIG_后就构成了.config中的配置项名字
menuconfig NETDEVICES
config NET_CORE
一个menuconfig后面跟着的所有config项就是这个menuconfig的子菜单。这就是Kconfig中表示的目录关系
source "drivers/net/hyperv/Kconfig"
5.5、Kconfig和.config文件和Makefile三者的关联
配置项被配置成Y、N、M会影响.config文件中的CONFIG_XXX变量的配置值
这个.config中的配置值（=y、=m、没有）会影响最终的编译链接过程。如果=y则会被编入，如果=m会被单独连接成一个ko模块，如果没有则对应的代码不会被编译
obj-$(CONFIG_DM9000) += dm9000.o
如果CONFIG_DM9000变量值为y，则obj += dm9000.o，因此dm9000.c会被编译
如果CONFIG_DM9000变量未定义，则dm9000.c不会被编译
如果CONFIG_DM9000变量的值为m则会被连接成ko模块
