Linux内核目录文件和最新内核版本升级

Posted 2021-06-26 一口Linux

1. Linux内核目录文件说明

1.1 内核空间和用户空间

在下载内核前，我们应该讨论一些重要的术语和事实。首先了解一下内核空间和用户空间

内核空间中存放的是内核代码和数据，而进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据。不管是内核空间还是用户空间，它们都处于虚拟空间中。

1.1.1 内核空间

Linux内核是一个宏内核，这意味着整个操作系统都运行在内核预留的内存里。

• 内核所使用的空间是内核预留的
• 只有内核可以使用预留的内核空间
• 内核拥有这些内存空间，直到系统关闭
• 在内核空间，一旦内存被占用，则没有任何其他程序可以使用这块空间。

1.1.2 用户空间

用户空间是内存上用户程序拥有的空间。比如浏览器、电子游戏、文字处理器、媒体播放器、壁纸、主题等都是放在内存里的用户空间。当一个程序关闭的时候，任何程序都可以使用新释放的空间。

1.2 Linux内核

1.2.1 Linux内核也是一个抢占式多任务内核。

这意味该内核可以暂停一些任务来保证任何应用都有机会来使用CPU。举个例子，如果一个应用正在运行且正在等待一些数据，内核会把这个应用暂停，并允许其他的程序使用新释放的CPU资源，直到数据到来。

1.2.2 Linux内核使得设备作为文件显示在/dev文件夹下。

如USB端口位于/dev/bus/usb，硬盘分区位于/dev/disk/分区。因为这个特性，许多人说：“在Linux上，一切皆文件”。如果一个用户想要访问在存储卡上的数据，他们能通过设备文件访问这些数据。

1.2.3 Linux内核是可移植的。

可移植性是Linux流行的一个最重要的原因。可移植性使得内核可以工作在各种处理器和系统上。一些内核支持的处理器的型号包括：Alpha、AMD、ARM、C6X、Intel、x86、Blackfin、Microblaze、MIPS、PowerPC、SPARC、UltraSPARC等。

　　在引导文件夹(/boot)下，用户会看到诸如“vmlinux”或者“vmlinuz”的文件。这两者都是已编译的Linux内核。以“z”结尾的是已压缩的。“vm”代表虚拟内存。在SPARC处理器的系统上，用户可以看见一个zImage文件。一小部分用户可以发现一个bzImage文件，这也是一个已压缩的Linux内核。无论用户有哪个文件，这些引导文件都是不能更改的，除非用户知道他们正在做什么。否则系统会变成无法引导，也就是说系统启动不了了。

内核源代码就是程序编码。有了源代码，程序员可以修改内核并能观察到内核是如何工作的。

1.3下载内核

现在我们想更多地了解了内核，就要下载内核源代码。本文使用的源代码是Linux kernel 3.9.4.这个文章系列的所有指导对于所有的内核版本是相同的(或者非常相似的)

　　在下载并解压内核源代码后，用户可以看到许多文件夹和文件。源代码以一个特定的方式组织的。这使开发者能够轻松找到任何文件或者内核的一部分。

1.3.1 kernel第一级目录

内核源代码的根目录下包含了以下文件夹

arch
block
crypto
Documentation
drivers
firmware
fs
include
init
ipc
kernel
lib
mm
net
samples
scripts
security
sound
tools
usr
virt

　　arch -- 这个文件夹包含了一个Kconfig文件，它用于设置这个目录里的源代码编译所需的一系列设定。每个支持的处理器架构都在它相应的文件夹中。如，Alpha处理器的源代码在alpha文件夹中。请记住，随着时间的推移，一些新的处理器将被支持，有些会被放弃。

 

　　block -- 此文件夹包含块设备驱动程序的代码，该目录用于实现块设备的基本框架和块设备的I/O调度算法。块设备是以数据块方式接收和发送的数据的设备。数据块都是一块一块的数据而不是持续的数据流。

 

　　crypto -- 这个文件夹包含许多加密算法的源代码。例如，“sha1_generic.c”这个文件包含了SHA1加密算法的代码。

 

　　Documentation -- 此文件夹包含了内核信息和其他许多文件信息的文本文档。如果开发者需要一些信息，他们也许能在这里找到所需要的信息。

 

　　drivers -- 该目录包含了驱动代码。驱动是一个控制硬件的软件。例如，要让计算机知道键盘并使其可用，键盘驱动是必要的。这个文件夹中存在许多文件夹。每个文件夹都以硬件的种类或者型号命名。例如，'bluetooth'包含了蓝牙驱动程序的代码。还有其他很明显的驱动像SCSI、USB和火线等。有些驱动程序可能会比较难找到。例如，操纵杆驱动不在'joystick'文件夹中，它们却在./drivers/input/joystick。同样键盘和鼠标驱动也在这个input文件夹中。 'Macintosh'包含了苹果的硬件代码。 'Xen'包含了Xen hypervisor代码（hypervisor是一种允许用户在一台计算机上运行多个操作系统的软件或硬件。这意味着在Xen允许用户在一台计算机上同时运行的两个或两个以上的Linux系统。用户还可以运行Windows，Solaris，FreeBSD或其他操作系统在Linux系统上）。driver文件夹下还有许多其他的文件夹，但他们在这篇文章中无法一一列举，他们将在以后的文章中提到。

 

　　firmware -- 包含让计算机读取和理解从设备发来的信号的代码。举例来说，一个摄像头管理它自己的硬件，但计算机必须了解摄像头给计算机发送的信号。Linux系统会使用vicam固件（firmware）来理解摄像头的通讯。否则，没有了固件，Linux系统将不知道如何处理摄像头发来的信息。另外，固件同样有助于将Linux系统发送消息给该设备。这样Linux系统可以告诉摄像头重新调整或关闭摄像头。

 

　　fs -- 这是文件系统的文件夹。理解和使用的文件系统所需要的所有的代码就在这里。在这个文件夹里，每种文件系统都有自己的文件夹。例如，ext4文件系统的代码在ext4文件夹内。 在fs文件夹内，开发者会看到一些不在文件夹中的文件。这些文件用来控制整个文件系统。例如，mount.h中会包含挂载文件系统的代码。文件系统是以结构化的方式来存储和管理的存储设备上的文件和目录。每个文件系统都有自己的优点和缺点。这是由文件系统的设计决定的。举例来说，NTFS文件系统支持的透明压缩（当启用时，会在用户不知道的情况下自动压缩存储文件）。大多数文件系统缺乏此功能，但如果在fs文件夹里编入相应的文件，它们也有这种能力。

 

　　include -- include包含了内核所需的各种头文件。这个名字来自于C语言用"include"来在编译时导入头文件。

 

　　init -- init文件夹包含了内核启动的处理代码(INITiation)。main.c是内核的核心文件，这是用来衔接所有的其他文件的源代码主文件。

 

　　ipc -- IPC代表进程间通讯。----用于实现System V的进程间通信（Inter Process Communication，IPC）模块 . 此文件夹中的代码是作为内核与进程之间的通信层。内核控制着硬件，因此程序只能请求内核来执行任务。假设用户有一个打开DVD托盘的程序。程序不直接打开托盘，相反，该程序通知内核托盘应该被打开。然后，内核给硬件发送一个信号去打开托盘。这些代码同样管理kill信号。举例来说，当系统管理员打开进程管理器去关闭一个已经锁死的程序，这个关闭程序的信号被称为kill信号。内核接收到信号，然后内核会要求程序停止或直接把进程从内存和CPU中移除（取决于kill的类型）。命令行中的管道同样用于进程间通信。管道会告诉内核在某个内存页上写入输出数据。程序或者命令得到的数据是来自内存页上的某个给定的指针。

 

　　kernel -- 这个文件夹中的代码控制内核本身。例如，如果一个调试器需要跟踪问题，内核将使用这个文件夹中代码来将内核指令通知调试器跟踪内核进行的所有动作。这里也有跟踪时间的代码。在内核文件夹下有个"power"文件夹，这里的代码可以使计算机重新启动、关机和挂起。

 

　　lib -- 这个文件夹包含了内核需要引用的一系列内核库文件代码。

 

　　mm -- mm文件夹中包含了内存管理代码。内存并不是任意存储在RAM芯片上的。相反，内核小心地将数据放在RAM芯片上。内核不会覆盖任何正在使用或保存重要数据的内存区域。

 

　　net -- net文件夹中包含了网络协议代码。这包括IPv6、AppleTalk、以太网、WiFi、蓝牙等的代码，此外处理网桥和DNS解析的代码也在net目录。

 

　　samples -- 此文件夹包含了程序示例和正在编写中的模块代码。假设一个新的模块引入了一个想要的有用功能，但没有程序员说它已经可以正常运行在内核上。那么，这些模块就会移到这里。这给了新内核程序员一个机会通过这个文件夹来获得帮助，或者选择一个他们想要协助开发的模块。

 

　　scripts -- 这个文件夹有内核编译所需的脚本。最好不要改变这个文件夹内的任何东西。否则，您可能无法配置或编译内核。

 

　　security -- 这个文件夹是有关内核安全的代码。它对计算机免于受到病毒和黑客的侵害很重要。否则，Linux系统可能会遭到损坏。关于内核的安全性，将在以后的文章中讨论。

 

　　sound -- 这个文件夹中包含了声卡驱动。------存放声音系统架构相关代码和具体声卡的设备驱动程序

 

　　tools -- 这个文件夹中包含了和内核交互的工具。

 

　　usr -- 还记得在以前的文章中提到vmlinuz和其他类似的文件么？这个文件夹中的代码在内核编译完成后创建这些文件。----该目录中的代码为内核尚未完全启动时执行用户空间代码提供了支持

 

　　virt -- 此文件夹包含了虚拟化代码，它允许用户一次运行多个操作系统。这与先前提到的Xen是不同的。通过虚拟化，客户机操作系统就像任何其他运行在Linux主机的应用程序一样运行。通过Xen这样的hypervisor(注:虚拟机管理程序)，两个操作系统可以同时管理硬件。在虚拟化中，在客户机操作系统上运行在Linux内核上，而在hypervisor中，它没有客户系统并且所有的系统不互相依赖。

 

　　还有一些文件在源代码的根目录下。它们会在下面列出。

 

　　COPYING --许可和授权信息。Linux内核在GPLv2许可证下授权。该许可证授予任何人有权免费去使用、修改、分发和共享源代码和编译代码。然而，没有人可以出售源代码。

 

　　CREDITS -- 贡献者列表

 

　　Kbuild -- 这是一个设置一些内核设定的脚本。打个比方，这个脚本设定一个ARCH变量，这是开发者想要生成的内核支持的处理器类型。

 

　　Kconfig -- 这个脚本会在开发人员配置内核的时候用到，这会在以后的文章中讨论。

 

　　MAINTAINERS -- 这是一个目前维护者列表，他们的电子邮件地址，主页，和他们负责开发和维护的内核的特定部分或文件。当一个开发者在内核中发现一个问题，并希望能够报告给能够处理这个问题的维护者时，这是是很有用的。

 

　　Makefile -- This script is the main file that is used to compile the kernel. This file passes parameters to the compiler as well as the list of files to compile and any other necessary information. 这个脚本是编译内核的主要文件。这个文件将编译参数和编译所需的文件和必要的信息传给编译器。

 

　　README -- 这个文档提供给开发者想要知道的如何编译内核的信息。

 

　　REPORTING-BUGS -- 这个文档提供如何报告问题的信息。

 

1.3.2 kernel第二级目录

1.3.2.1 ARCH目录

对于Linux v3.9.4，arch下有以下文件夹：

alpha
arc
arm
arm64
avr32
blackfin
c6x
cris
frv
h8300
hexagon
ia64
m32r
m68k
metag
microblaze
mips
mn10300
openrisc
parisc
powerpc
s390
score
sh
sparc
tile
um
unicore32
x86
xtensa

该目录中每个子目录都与某种体系结构对应，用于存放系统结构相关代码，向平台无关的系统核心模块提供所需的功能接口。每个体系结构对应的子目录下通常至少包含以下几个子目录：

 

Kernel子目录：

用于存放特定体系结构特有信号量的实现代码和对称多处理器（Symmetric MultiProccessing，简称SMP）相关模块。

• Lib子目录：用于存放以来依赖当前体系结构的辅助功能，如利用当前体系结构特性实现的strlen和memcpy内存操作函数；与通用的实现方法相比，他们的开销小、更加高效。
• Mm子目录：用于存放体系架构特定的内存管理模块，包括内存的初始化、页表管理等内容。
• Boot子目录：该目录中包含了当前平台上系统引导过程使用的部分或全部代码。这部分代码以来当前平台，用于完成向系统内存装载内核镜像的工作。

 

各处理器简单介绍

 

alpha处理器

Alpha 处理器最早由美国DEC 公司设计制造，在Compaq （康柏）公司收购DEC 之后，Alpha 处理器继续得到发展，并且应用于许多高档的Compaq 服务器上，HP （惠普）收购的Compaq ，Alpha 便为HP（惠普）所有，不过HP （惠普）已经放弃发展alpha 处理器。

 

arm处理器

Arm 系列处理器 是英国Arm 公司设计的主流嵌入式32 位RISC 处理器，Arm 公司不直接生产Arm 处理器，而是采用IP 授权的方式由第3 方开发生产，著名的公司如Ti 、Samsung 等都有出品Arm 处理器。目前在手机领域广泛应用。

 

avr32处理器

Avr32 处理器美国 Atmel 公司设计开发的32 位RISC 处理器， 设计目的是在每一个时钟周期内完成更多处理工作，从而在较低的时钟频率下实现相同的吞吐量。适合在工业控制、汽车电子等嵌入式设备领域中使用。Avr32 属于MCU 型的处理器。

 

blackfin处理器

Blackfin 处理器是美国ADI 公司开发的具有DSP 能力的 32 位RISC 处理器， Blackfin 处理器基于由 ADI 和 Intel 公司联合开发的微信号架构 （MSA ）， 适用于 嵌入式音频、视频和通信应用等领域。

 

cris处理器

Cris 处理器是 瑞典 Axis 通信公司开发的32 位RISC 处理器，主要用于网络设备，属于比较专业的应用领域。因为 Axis 通信公司主要开发网络监控设备，所以 Cris 处理器在其网络监控设备中应用广泛。

 

frv处理器

Frv 处理器是 日本富士通开发的32 位高性能RISC处理器， 采用VLIW （Very Long Instruction Word ）构架，具备良好的多媒体处理能力，在机顶盒（STB ）、数码刻录机（DVR ）、数码相机(DSC)等嵌入式领域应用广泛。

 

h8300处理器

H8300 处理器是 日本瑞萨科技开发的32 位高性能RISC 处理器， 具有强大的位操作指令，最适于实时控制应用如汽车电子、家用电器、医疗器械等领域。H8300 属于MCU 型的处理器。

 

ia64处理器

Ia64 处理器是 美国英特尔开发的面向服务器应用的64 位处理器， 由于具有64 位寻址能力，它能够使用100 万TB 的地址空间，足以运算企业级或超大规模的数据库任务；64 位宽的寄存器可以使CPU 浮点运算达到非常高的精度。

 

m32r处理器

M32r 处理器是 日本瑞萨科技开发的32 位高性能RISC 处理器， 内置大容量存储器，适用于车载系统、数字AV 设备、数字成像设备等产品领域。属于MCU 型的处理器。

 

m68k处理器

M68k 处理器是美国 Motorola 公司开发的高性能处理器， 具有高性价比、高集成度等特点，在工业自动化设备、控制设备、医疗仪器系统、安全系统等领域多有应用。现在为Freescale 公司所有, 风头已不敌PowerPC 处理器。

 

microblaze处理器

Microblaze 处理器是美国 Xilinx 公司提供的嵌入在其FPGA 芯片上的32 位RISC 软核。 它具有运算能力强、外围接口配置灵活等特点，集成在 FPGA之中，可以和FPGA 实现协同设计，具备软硬件可配置的灵活性。

 

mips处理器

Mips 处理器 是由美国斯坦福大学Hennessy 教授领导的研究小组研制出来, 现为Mips 公司拥有，和Arm 处理器一样采用IP 授权的方式由第3 方开发生产。著名的公司如Broadcom 、Nxp 等都有出品Mips处理器。我国的龙芯CPU 也是采用Mips 体系结构。

 

mn10300处理器

Mn10300 处理器 日本松下开发的32 位多媒体处理器。

 

parisc处理器

Parisc 处理器是由 HP （惠普）开发设计的处理器，主要用于HP （惠普）公司的服务器中，目前HP（惠普）已经放弃 Parisc 处理器的开发，不过一些Parisc 处理器技术已经融合到ia64 处理器之中。

 

powerpc处理器

Powerpc 处理器是由美国IBM 、Apple 、Motorola 联合开发的处理器，Powepc 处理器在IBM 的服务器、Apple 的MAC 电脑中都有应用。不过现在多应用在网络设备、视频系统、工业系统等领域。Sony PS3 游戏机Cell 处理器也是Powerpc 体系结构。

 

s390处理器

S390 处理器是由美国IBM 开发的面向大型机应用的处理器 。

 

score处理器

Score 处理器是由台湾 凌阳开发的32 位RISC 处理器。Score 属于MCU 型的处理器。

 

sh处理器

Sh 处理器又称SuperH 处理器 ，最先由日本Hitachi 公司开发，后由 Hitachi 及 ST Microelectronics 两家公司共同开发，2003 年 瑞萨科技从 Hitachi 公司继承到拥有权。Sh 属于MCU 型的处理器。

 

sparc处理器

Sparc 处理器是由美国SUN 和TI 公司共同开发的RISC 微处理器，最突出的特点就是它的可扩展性。SUN 公司将它作为高端处理器应用到服务器产品。

 

x86处理器

X86 处理器是由美国Intel 推出的 复杂指令集（cisc ） 处理器，广泛应用在PC 电脑领域和服务器领域，在工业控制领域也有应用。目前主要是Intel、AMD 、VIA 在开发x86 体系结构的处理器。

 

xtensa处理器

Xtensa 处理器是由美国 Tensilica （泰思立达）公司开发的可配置及可扩展的微处理器

 

OpenRisc处理器

OpenRisc是OpenCores组织提供的基于GPL协议的开放源代码的RISC（精简指令集计算机）处理器。有人认为其性能介于ARM7和ARM9之间，适合一般的嵌入式系统使用。最重要的一点是OpenCores组织提供了大量的开放源代码IP核供研究人员使用，因此对于一般的开发单位具有很大的吸引力

1.3.2.2 drivers目录

许多驱动程序是通用驱动程序，这意味着一个通用键盘驱动可以使内核可以处理几乎所有的键盘。然而，有些驱动是专用驱动，像苹果和Commodore就分别为苹果电脑和Amiga系统制造了专门的硬件。Linux内核中已经包含了许多诸如智能手机、苹果、Amiga系统、PS3、android平板，和许多其他设备的驱动程序。

 

　　注意有些设备的驱动不在本目录中。比如，射频驱动在net和media文件夹下。

 

　　accessibility - 这些驱动提供支持一些辅助设备。在Linux 3.9.4中，这个文件夹中只有一个驱动就是盲文设备驱动。

 

　　acpi - 高级配置和电源接口（ACPI : Advanced Configuration and Power Interface）驱动用来管理电源使用。

 

　　amba - 高级微控制器总线架构（AMBA : Advanced Microcontroller Bus Architecture）是与片上系统（SoC）的管理和互连的协议。SoC是一块包含许多或所有必要的计算机组件的芯片。这里的AMBA驱动让内核能够运行在这上面。

 

　　ata - 该目录包含PATA和SATA设备的驱动程序。串行ATA（SATA）是一种连接主机总线适配器到像硬盘那样的存储器的计算机总线接口。并行ATA（PATA）用于连接存储设备，如硬盘驱动器，软盘驱动器，光盘驱动器的标准。PATA就是我们所说的IDE。

 

　　atm - 异步通信模式(ATM : Asynchronous Transfer Mode)是一种通信标准。这里有各种接到PCI桥的驱动(他们连接到PCI总线)和以太网控制器(控制以太网通信的集成电路芯片)。

 

　　auxdisplay - 这个文件夹提供了三个驱动。LCD 帧缓存（framebuffer）驱动、LCD控制器驱动和一个LCD驱动。这些驱动用于管理液晶显示器 —— 液晶显示器会在按压时显示波纹。注意:按压会损害屏幕,所以请不要用力戳LCD显示屏。

 

　　base - 这是个重要的目录包含了固件、系统总线、虚拟化能力等基本的驱动。

 

　　bcma - 这些驱动用于使用基于AMBA协议的总线。AMBA是由博通公司开发。

 

　　block - 这些驱动提供对块设备的支持，像软驱、SCSI磁带、TCP网络块设备等等。

 

　　bluetooth - 蓝牙是一种安全的无线个人区域网络标准(PANs)。蓝牙驱动就在这个文件夹，它允许系统使用各种蓝牙设备。例如，一个蓝牙鼠标不用电缆，并且计算机有一个电子狗(小型USB接收器)。Linux系统必须能够知道进入电子狗的信号，否则蓝牙设备无法工作。

 

　　bus - 这个目录包含了三个驱动。一个转换ocp接口协议到scp协议。一个是设备间的互联驱动，第三个是用于处理互联中的错误处理。

 

　　cdrom - 这个目录包含两个驱动。一个是cd-rom，包括DVD和CD的读写。第二个是gd-rom(只读GB光盘)，GD光盘是1.2GB容量的光盘，这像一个更大的CD或者更小的DVD。GD通常用于世嘉游戏机中。

 

　　char - 字符设备驱动就在这里。字符设备每次传输数据传输一个字符。这个文件夹里的驱动包括打印机、PS3闪存驱动、东芝SMM驱动和随机数发生器驱动等。

 

　　clk - 这些驱动用于系统时钟。

 

　　clocksource - 这些驱动用于作为定时器的时钟。

 

　　connector - 这些驱动使内核知道当进程fork并使用proc连接器更改UID(用户ID)、GID(组ID)和SID(会话ID)。内核需要知道什么时候进程fork(CPU中运行多个任务)并执行。否则,内核可能会低效管理资源。

 

　　cpufreq - 这些驱动改变CPU的电源能耗。

 

　　cpuidle - 这些驱动用来管理空闲的CPU。一些系统使用多个CPU，其中一个驱动可以让这些CPU负载相当。

 

　　crypto - 这些驱动提供加密功能。

 

　　dca - 直接缓存访问（DCA ： Direct Cache Access）驱动允许内核访问CPU缓存。CPU缓存就像CPU内置的RAM。CPU缓存的速度比RAM更快。然而,CPU缓存的容量比RAM小得多。CPU在这个缓存系统上存储了最重要的和执行的代码。

 

　　devfreq - 这个驱动程序提供了一个通用的动态电压和频率调整(DVFS ： Generic Dynamic Voltage and Frequency Scaling)框架，可以根据需要改变CPU频率来节约能源。这就是所谓的CPU节能。

 

　　dio - 数字输入/输出（DIO ：Digital Input/Output）总线驱动允许内核可以使用DIO总线。

 

　　dma - 直接内存访问(DMA)驱动允许设备无需CPU直接访问内存。这减少了CPU的负载。

 

　　edac - 错误检测和校正（ Error Detection And Correction）驱动帮助减少和纠正错误。

 

　　eisa - 扩展工业标准结构总线（Extended Industry Standard Architecture）驱动提供内核对EISA总线的支持。

 

　　extcon - 外部连接器（EXTernal CONnectors）驱动用于检测设备插入时的变化。例如，extcon会检测用户是否插入了USB驱动器。

 

　　firewire - 这些驱动用于控制苹果制造的类似于USB的火线设备。

 

　　firmware - 这些驱动用于和像Bios(计算机的基本输入输出系统固件)这样的设备的固件通信。BIOS用于启动操作系统和控制硬件与设备的固件。一些BIOS允许用户超频CPU。超频是使CPU运行在一个更快的速度。CPU速度以MHz(百万赫兹)或GHz衡量。一个3.7 GHz的CPU的的速度明显快于一个700Mhz的处理器。

 

　　gpio - 通用输入/输出(GPIO ：General Purpose Input/Output)是可由用户控制行为的芯片的管脚。这里的驱动就是控制GPIO。

 

　　gpu - 这些驱动控制VGA、GPU和直接渲染管理(DRM ：Direct Rendering Manager )。VGA是640*480的模拟计算机显示器或是简化的分辨率标准。GPU是图形处理器。DRM是一个Unix渲染系统。

 

　　hid - 这驱动用于对USB人机界面设备的支持。

 

　　hsi - 这个驱动用于内核访问像Nokia N900这样的蜂窝式调制解调器。

 

　　hv - 这个驱动用于提供Linux中的键值对(KVP ：Key Value Pair)功能。

 

　　hwmon - 硬件监控驱动用于内核读取硬件传感器上的信息。比如，CPU上有个温度传感器。那么内核就可以追踪温度的变化并相应地调节风扇的速度。

 

　　hwspinlock - 硬件转锁驱动允许系统同时使用两个或者更多的处理器，或使用一个处理器上的两个或更多的核心。

 

　　i2c - I2C驱动可以使计算机用I2C协议处理主板上的低速外设。系统管理总线(SMBus ：System Management Bus)驱动管理SMBus,这是一种用于轻量级通信的two-wire总线。

 

　　ide - 这些驱动用来处理像CDROM和硬盘这些PATA/IDE设备。

 

　　idle - 这个驱动用来管理Intel处理器的空闲功能。

 

　　iio - 工业I/O核心驱动程序用来处理数模转换器或模数转换器。

 

　　infiniband - Infiniband是在企业数据中心和一些超级计算机中使用的一种高性能的端口。这个目录中的驱动用来支持Infiniband硬件。

 

　　input - 这里包含了很多驱动，这些驱动都用于输入处理，包括游戏杆、鼠标、键盘、游戏端口（旧式的游戏杆接口）、遥控器、触控、耳麦按钮和许多其他的驱动。如今的操纵杆使用USB端口，但是在上世纪80、90年代，操纵杆是插在游戏端口的。

 

　　iommu - 输入/输出内存管理单元(IOMMU ：Input/Output Memory Management Unit)驱动用来管理内存管理单元中的IOMMU。IOMMU连接DMA IO总线到内存上。IOMMU是设备在没有CPU帮助下直接访问内存的桥梁。这有助于减少处理器的负载。

 

　　ipack - Ipack代表的是IndustryPack。 这个驱动是一个虚拟总线,允许在载体和夹板之间操作。

 

　　irqchip - 这些驱动程序允许硬件的中断请求(IRQ)发送到处理器，暂时挂起一个正在运行的程序而去运行一个特殊的程序（称为一个中断处理程序）。

 

　　isdn - 这些驱动用于支持综合业务数字网(ISDN)，这是用于同步数字传输语音、视频、数据和其他网络服务使用传统电话网络的电路的通信标准。

 

　　leds - 用于LED的驱动。

 

　　lguest - lguest用于管理客户机系统的中断。中断是CPU被重要任务打断的硬件或软件信号。CPU接着给硬件或软件一些处理资源。

 

　　macintosh - 苹果设备的驱动在这个文件夹里。

 

　　mailbox - 这个文件夹(pl320-pci)中的驱动用于管理邮箱系统的连接。

 

　　md - 多设备驱动用于支持磁盘阵列，一种多块硬盘间共享或复制数据的系统。

 

　　media - 媒体驱动提供了对收音机、调谐器、视频捕捉卡、DVB标准的数字电视等等的支持。驱动还提供了对不同通过USB或火线端口插入的多媒体设备的支持。

 

　　memory - 支持内存的重要驱动。

 

　　memstick - 这个驱动用于支持Sony记忆棒。

 

　　message - 这些驱动用于运行LSI Fusion MPT(一种消息传递技术)固件的LSI PCI芯片/适配器。LSI大规模集成，这代表每片芯片上集成了几万晶体管、

 

　　mfd - 多用途设备(MFD)驱动提供了对可以提供诸如电子邮件、传真、复印机、扫描仪、打印机功能的多用途设备的支持。这里的驱动还给MFD设备提供了一个通用多媒体通信端口(MCP)层。

 

　　misc - 这个目录包含了不适合在其他目录的各种驱动。就像光线传感器驱动。

 

　　mmc - MMC卡驱动用于处理用于MMC标准的闪存卡。

 

　　mtd - 内存技术设备(MTD ：Memory technology devices)驱动程序用于Linux和闪存的交互，这就就像一层闪存转换层。其他块设备和字符设备的驱动程序不会以闪存设备的操作方式来做映射。尽管USB记忆卡和SD卡是闪存设备，但它们不使用这个驱动，因为他们隐藏在系统的块设备接口后。这个驱动用于新型闪存设备的通用闪存驱动器驱动。

 

　　net - 网络驱动提供像AppleTalk、TCP和其他的网络协议。这些驱动也提供对调制解调器、USB 2.0的网络设备、和射频设备的支持。

 

　　nfc - 这个驱动是德州仪器的共享传输层之间的接口和NCI核心。

 

　　ntb - 不透明的桥接驱动提供了在PCIe系统的不透明桥接。PCIe是一种高速扩展总线标准。

 

　　nubus - NuBus是一种32位并行计算总线。用于支持苹果设备。

 

　　of - 此驱动程序提供设备树中创建、访问和解释程序的OF助手。设备树是一种数据结构，用于描述硬件。

 

　　oprofile - 这个驱动用于从驱动到用户空间进程(运行在用户态下的应用)评测整个系统。这帮助开发人员找到性能问题----性能分析机制-是用于 Linux 的若干种评测和性能监控工具中的一种

 

　　parisc - 这些驱动用于HP生产的PA-RISC架构设备。PA-RISC是一种特殊指令集的处理器。

 

　　parport - 并口驱动提供了Linux下的并口支持。

 

　　pci - 这些驱动提供了PCI总线服务。

 

　　pcmcia - 这些是笔记本的pc卡驱动

 

　　pinctrl - 这些驱动用来处理引脚控制设备。引脚控制器可以禁用或启用I/O设备。

 

　　platform -这个文件夹包含了不同的计算机平台的驱动像Acer、Dell、Toshiba、IBM、Intel、Chrombooks等等。

 

　　pnp - 即插即用驱动允许用户在插入一个像USB的设备后可以立即使用而不必手动配置设备。

 

　　power - 电源驱动使内核可以测量电池电量，检测充电器和进行电源管理。

 

　　pps - Pulse-Per-Second驱动用来控制电流脉冲速率。这用于计时。

 

　　ps3 - 这是Sony的游戏控制台驱动- PlayStation3。

 

　　ptp - 图片传输协议(PTP)驱动支持一种从数码相机中传输图片的协议。

 

　　pwm - 脉宽调制(PWM)驱动用于控制设备的电流脉冲。主要用于控制像CPU风扇。

 

　　rapidio - RapidIO驱动用于管理RapidIO架构，它是一种高性能分组交换，用于电路板上交互芯片的交互技术，也用于互相使用底板的电路板。

 

　　regulator - 校准驱动用于校准电流、温度、或其他可能系统存在的校准硬件。----用于控制系统中某些设备的电压电流供应

 

　　remoteproc - 这些驱动用来管理远程处理器。

 

　　rpmsg - 这个驱动用来控制支持大量驱动的远程处理器通讯总线(rpmsg)。这些总线提供消息传递设施,促进客户端驱动程序编写自己的连接协议消息。----该基础架构允许主处理器上的 Linux 操作系统管理远程处理器上远程软件环境的生命周期和通信-用于在 AMP 环境中的操作系统之间实现 IPC 的 rpmsg 组件和 API

 

　　rtc - 实时时钟(RTC)驱动使内核可以读取时钟。

 

　　s390 - 用于31/32位的大型机架构的驱动。

 

　　sbus - 用于管理基于SPARC的总线驱动。

 

　　scsi - 允许内核使用SCSI标准外围设备。例如,Linux将在与SCSI硬件传输数据时使用SCSI驱动。

 

　　sfi -简单固件接口(SFI)驱动允许固件发送信息表给操作系统。这些表的数据称为SFI表。

 

　　sh - 该驱动用于支持SuperHway总线。

 

　　sn - 该驱动用于支持IOC3串口。

 

　　spi - 这些驱动处理串行设备接口总线(SPI)，它是一个在在全双工下运行的同步串行数据链路标准,。全双工是指两个设备可以同一时间同时发送和接收信息。双工指的是双向通信。设备在主/从模式下通信(取决于设备配置)。

 

　　ssb - ssb(Sonics Silicon Backplane)驱动提供对在不同博通芯片和嵌入式设备上使用的迷你总线的支持。

 

　　staging - 该目录含有许多子目录。这里所有的驱动还需要在加入主内核前经过更多的开发工作。

 

　　target - SCSI设备驱动

 

　　tc - 这些驱动用于TURBOchannel，TURBOchannel是数字设备公司开发的32位开放总线。这主要用于DEC工作站。

 

　　thermal - thermal驱动使CPU保持较低温度。---Linux温控框架

 

　　tty - tty驱动用于管理物理终端连接。

 

　　uio - 该驱动允许用户编译运行在用户空间而不是内核空间的驱动。这使用户驱动不会导致内核崩溃。-----运行在用户空间的IO技术

 

　　usb - USB设备允许内核使用USB端口。闪存驱动和记忆卡已经包含了固件和控制器,所以这些驱动程序允许内核使用USB接口和与USB设备。

 

　　uwb - Ultra-WideBand驱动用来管理短距离，高带宽通信的超低功耗的射频设备

 

　　vfio - 允许设备访问用户空间的VFIO驱动。----用户态驱动框架

 

　　vhost - 这是用于宿主内核中的virtio服务器驱动。用于虚拟化中。

 

　　video - 这是用来管理显卡和监视器的视频驱动。

 

　　virt - 这些驱动用来虚拟化。

 

　　virtio - 这个驱动用来在虚拟PCI设备上使用virtio设备。用于虚拟化中。

 

　　vlynq - 这个驱动控制着由德州仪器开发的专有接口。这些都是宽带产品，像WLAN和调制解调器，VOIP处理器，音频和数字媒体信号处理芯片。

 

　　vme - WMEbus最初是为摩托罗拉68000系列处理器开发的总线标准

 

　　w1 - 这些驱动用来控制one-wire总线。

 

　　watchdog - 该驱动管理看门狗定时器，这是一个可以用来检测和恢复异常的定时器。

 

　　xen - 该驱动是Xen管理程序系统。这是个允许用户运行多个操作系统在一台计算机的软件或硬件。这意味着xen的代码将允许用户在同一时间的一台计算机上运行两个或更多的Linux系统。用户也可以在Linux上运行Windows、Solaris、FreeBSD、或其他操作系统。

 

zorro - 该驱动提供Zorro Amiga总线支持。

 

Linux内核是所有Linux系统的核心。如果有任何恶意代码控制或破害了内核的任何一部分，那么系统会严重受损，文件可能被删除或损坏，私人信息可能被盗等等。很明显，保持内核安全涉及到用户的最大利益。值得庆幸的是，由于Linux内核极其安全，Linux是一个非常安全的系统。在用户比例上，Linux病毒比Windows病毒更少，并且Linux用户比Windows用户个人更少感染病毒。(这就是为什么许多公司使用Linux来管理他们的服务器的一个原因。) 然而，我们仍然没有借口去忽视内核的安全。Linux有几个安全特性和程序，但本文只讨论Linux安全模块(LSM)及其它的内核安全特性。

 

　　提示: 绝不在内核源代码内移动文件，除非你知道你在做什么。否则，编译会由于 失文件失败。

 

Linux内核的文件夹结构保持相对稳定。内核开发者会做一些修改，但总体来说，这些设置对整个内核版本都是一样。驱动程序文件夹的布局也基本保持一样。

 

驱动程序是使内核能够沟通和操作硬件或协议（规则和标准）的小程序。没有驱动程序，内核不知道如何与硬件沟通或者处理协议（内核实际上先发送指令给BIOS，然后BIOS传给硬件）。 Linux的内核代码在驱动程序文件夹中以源代码的形式包含了许多驱动程序。驱动文件夹中的每个文件夹会在下面说明。该配置和 编译内核时，这样有助于你了解驱动程序。否则，用户可能会在编译时加入不必要的或者漏掉重要的驱动。驱动代码通常会包含一个单行注释来指出驱动的目的。 比如，tc的驱动代码，有一行的注释说是用于TURBOchannel总线。由于这些文档，用户应该看驱动前几行的注释来了解它们的用途。

 

　　有几个术语你应该已经知道，所以下面的信息应该是明白的。一个I/O设备指的是输入/输出设备。例如调制解调器和网卡，他们发送和接收数据。监视器是一个输出设备 - 只有信息出来。键盘、鼠标和游戏杆是数据输入系统。存储设备用于存储数据，例如SD卡、硬盘、光盘、存储卡等。CPU（处理器）是计算机的“大脑”或“心脏” ，如果没有它，电脑就无法运作。主板则是一块连接板上不同组件的印刷线路板。主板及各个组件是计算机的运行的基础。许多计算机用户说主板是电脑的心脏（主板上有CPU）。主板包含了用于连接外设的端口，外设包括输入、输出和存储设备。总线是主板的电路，它连接着外设。网络设备用于两台或多台计算机之间的连接。端口则是用户可以插入另外一台设备或一根电缆的设备，例如，用户可以将插入一根火线记忆棒插入一个火线端口；将以太网电缆插入一个以太网端口。光碟的读取是利用激光，从可以散射或反射的激光的反射面上读出数据，一个常见的 光盘是DVD。许多系统说自己是32位或者64位，这指的是寄存器、地址总线或数据总线的位数。例如，在一块64位的主板上，数据总线（组件之间的银线）有64根并排到目的的线。存储器地址以位(0和1)的形式在存储器中编址，因此，一个32位存储地址包含32个0和1来表示存储器上的某处地址。

1.3 Linux安全模块

　　AppArmor（应用盔甲）最初是由Immunix写的安全模块。自从2009年以来，Canonical维护着这些代码（Novell在Immunix之后，Canonical以前管理这些代码）。这个安全模块已经从2.6.36版本进入Linux主分支之中。AppArmor限制了程序的能力。AppArmor使用文件路径来跟踪程序限制。许多Linux管理员称AppArmor是最容易配置的安全模块。然而，而许多Linux用户觉得这个模块与其它的替代品相比很糟糕。

 

　　安全增强Linux(SELinux)是AppArmor的替代品，它最初由美国国家安全局开发（NSA）。SELinux自从2.6版本就进入内核主分支中。SELinux是限制修改内核和用户空间的工具。SELinux给可执行文件(主要是守护进程和服务端程序)最小特权去完成它们的任务。SELinux也可以用来控制用户权限。SELinux不像AppArmor那样使用文件路径，而SELinux在追踪权限时使用文件系统去标记可执行文件。因为SElinux本身使用文件系统管理可执行文件，所以SELinux不能像AppArmor那样对整个文件系统提供保护。

 

　　注意：守护进程是在后台运行的程序

 

　　注意：虽然在内核中有AppArmor、SELinux及其它安全模块，但只能有一个安全模块被激活。

 

　　Smack是安全模块的另一种选择。Smack从2.6.25起进入内核主分支。Smack应能比AppArmor更安全，但比SELinux更容易配置。

 

　　TOMOYO，是另外一个安全模块，在2.6.30进入内核主分支。TOMOYO可以提供安全防护，但是它的主要用途是分析系统安全缺陷。

 

　　AppArmor、SELinux、Smack和TOMYO组成了四个标准Linux安全模块。这些都通过使用强制访问控制(MAC ： mandatory access control)工作，这种访问控制是通过限制程序或者用户执行一些任务来实现的。安全模块还有某些形式的列表规定了它们可以做什么不可以做什么。

 

　　Yama在Linux内核中一个新安全模块。Yama还没有作为标准的安全模块，但是在将来他会成为第5个标准安全模块。Yama和其他安全模块一样使用相同的机制。

 

　　“grsecurity”是一系列Linux内核安全补丁的集合。多数补丁用于处理远程网络连接和缓冲区溢出的安全问题(以后讨论)。grsecurity中有一个叫PaX的有趣组件。PaX补丁允许内存里的代码使用最少的所需权限。例如，存储程序的内存段被标为不可写。想想看，为什么一个可执行的程序需要在内存中是可写的？通过这个补丁，恶意代码就不能修改目前正在执行的程序。缓冲区溢出是一种当程序由于bug或者恶意代码在内存上写入数据，并让它的内存边界超出到其他程序的内存页上的安全事件。当Pax被激活时，它会帮助阻止这些缓冲区溢出，因为程序没有写到其他内存页上的权限了。

 

　　Linux入侵检测系统(LIDS)是一个内核安全补丁，提供了强制访问控制(MAC)的特性。这个补丁就像扮演LSM模块的角色。

 

　　Systrace是一个减少和控制应用程序访问系统文件和系统调用的工具。系统调用是对内核的服务请求。比如，当一个文本编辑器写入一个文件到硬盘上时，程序将会发送一个系统请求让内核写入文件到硬盘中。

 

　　这些是在Linux安全系统中非常重要的组件。这些安全模块和补丁使内核免于受到恶意代码的攻击。没有这些特性，Linux系统将会变成一个不安全的操作系统。

 

2. Linux系统最新内核版本升级

说明：在k8s中由于内核版本太低会出现很多问题，需要在部署k8s集群之前升级系统内核版本。

2.1 载入公钥

rpm --import https://www.elrepo.org/RPM-GPG-KEY-elrepo.org

2.2 安装ELRepo

rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-3.el7.elrepo.noarch.rpm

2.3 载入elrepo-kernel的元数据

yum --disablerepo=\\* --enablerepo=elrepo-kernel repolist

2.4 查看可用的rpm包

yum --disablerepo=\\* --enablerepo=elrepo-kernel list kernel*

2.5 下载安装最新版本的kernel

yum --disablerepo=\\* --enablerepo=elrepo-kernel install -y kernel-ml.x86_64

2.6 重启，选择新版本内核进入系统。

yum --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-ml kernel-ml-devel.x86_64

2.7 重启，选择新版本内核进入系统。

 

此时，操作系统使用的内核已升级为【 5.7.7-1.el7.elrepo.x86_64】

[root@localhost ~]# uname -a
Linux localhost.localdomain 5.7.7-1.el7.elrepo.x86_64 #1 SMP Wed Jul 1 11:53:16 EDT 2020 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

2.8 将内核工具包一并升级

删除旧版本工具包

yum remove kernel-tools-libs.x86_64 kernel-tools.x86_64

安装新版本工具包

yum --disablerepo=\\* --enablerepo=elrepo-kernel install -y kernel-ml-tools.x86_64