Linux内核程序集和逻辑

Question

我的问题有些奇怪，但我会尽力解释。

看看linux内核的语言，我得到了C和汇编，即使我读了一篇文章说[引用] Unix的第二次迭代完全用C语言编写[/ quote]

我认为这是误导性的，但当我说内核有汇编代码时，我有2个问题的开头

1. 内核中有哪些汇编文件，它们的用途是什么？
2. 程序集依赖于体系结构，因此如何在多个CPU体系结构上安装linux

如果Linux内核真的完全用C编写，那么它是如何获得编译所需的GCC的呢？

我做了一个完整的find / -name *.s 并且在/ usr / src / linux-headers中的某个地方只有一个汇编文件（asm-offset.s） - `uname -r /

我不认为这有助于GCC的工作，所以linux如何在没有组装的情况下工作，或者如果它使用汇编在哪里以及它如何在依赖于arch时稳定。

提前致谢

Answer 1

<强> 1。为什么要使用装配？

因为某些事情只能在汇编中完成，因为汇编会产生更快的代码。例如，“您可以访问处理器的异常编程模式（例如16位模式，以便在Intel PC上连接启动，固件或遗留代码）”。 阅读here了解更多原因。

<强> 2。使用了什么汇编文件？

来自：https://www.kernel.org/doc/Documentation/arm/README

“初始进入内核是通过head.S，它使用机器   独立代码。通过'r1'的值选择机器   进入，必须保持独特。“

来自https://www.ibm.com/developerworks/library/l-linuxboot/

“当调用bzImage（对于i386映像）时，从开始汇编例程中的./arch/i386/boot/head.S开始（主流程见图3）。这个例程做了一些基本操作硬件设置并调用./arch/i386/boot/compressed/head.S中的startup_32例程。该例程设置一个基本环境（堆栈等）并清除符号开始（BSS）。然后内核通过调用一个名为decompress_kernel的C函数解压缩（位于./arch/i386/boot/compressed/misc.c）。当内核被解压缩到内存中时，它被调用。这是另一个startup_32函数，但是这个函数在./arch/i386/kernel/head.S。“

除了这些汇编文件之外，很多linux内核代码都使用inline assembly。

第3。架构依赖？

你认为它是依赖于架构的，这就是为什么linux内核代码移植到不同的架构。

• Linux porting guide
• List of supported arch

Answer 2

主要在Linux中汇编的内容：

• 启动代码：启动计算机并将其设置为可以开始执行C代码的状态（例如：在某些处理器上，您可能需要手动初始化缓存和TLB，在x86上你必须切换到保护模式，...）
• 中断/异常/陷阱入口点/返回：您需要执行特定于处理器的事情，例如：保存寄存器和重新启用中断，最终还原寄存器并正确返回用户模式。有些例外可能完全由汇编处理。
• 指令仿真：某些CPU型号可能不支持某些指令，可能不支持未对齐的数据访问，或者可能没有FPU。获取相应的异常时，选项是使用模拟。
• VDSO： VDSO是内核映射到用户空间的虚拟库。它允许例如：为当前CPU选择最佳系统调用序列（在x86上使用sysenter/syscall而不是int 0x80，如果可用），并实现某些系统调用而不需要上下文切换（例如：{{1} }）。
• 原子操作和锁定：未来可能会使用C11支持原子操作来编写其中一些。
• 从/向用户模式复制内存：除了使用优化副本外，还会检查越界访问。
• 优化例程：内核优化了一些例程的版本，例如：crypto例程，memset，clear_page，csum_copy（校验和并在一次传递中复制到另一个地方的IP数据），... < / LI>
• 支持暂停/恢复和其他ACPI / EFI /固件内容
• BPF JIT ：较新的内核包含用于BPF表达式的JIT编译器（例如用于gettimeofday()，secmode模式2，...）
• ...

为了支持不同的体系结构，Linux为它支持的每个体系结构编写了汇编代码（重新编写）（有时，对于使用相同CPU体系结构的不同平台，有一些代码的实现）。只需查看tcpdump

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Answer 3

需要装配，原因有两个。

1. 至少在大多数处理器上，操作系统操作所需的许多指令都没有C等价物。英特尔x86 / 64处理器的一个很好的例子是iret指令，它从硬件/软件中断返回。这些中断是处理硬件事件（如键盘按键）和旧处理器上程序的系统调用的关键。
2. 计算机无法在立即准备执行C代码的状态下启动。对于Intel示例，当执行进入启动例程时，处理器可能不处于32位模式（或64位模式），并且C所需的堆栈也可能没有准备好。某些处理器中存在一些其他功能（如分页），这些功能也需要从程序集中打开。

但是，大多数Linux内核都是用C语言编写的，它通过标准化接口与一些特定于平台的C /汇编代码进行交互。通过以这种方式分离部分，Linux内核的大多数逻辑可以在平台之间共享。构建系统只是为特定平台编译平台独立和相关部分，这导致不同平台（以及内核配置）的不同可执行内核文件。

Answer 4

Linux不是Unix的第二个版本（或者通常是Unix）。它与Unix兼容，但Unix和Linux具有单独的历史记录，并且在代码库（其内核）方面是完全独立的。 Linus Torvald的想法是编写一个开源的Unix。

一些较低级别的内容，例如内存管理的一些与体系结构相关的部分，都是在汇编中完成的。用于x86的旧（但仍可用）Linux内核API，int 0x80，在程序集中实现。内核中可能还有其他地方在汇编中实现，但我不知道其他任何地方。

编译内核时，选择要定位的体系结构。根据目标，该体系结构的正确程序集文件包含在构建中。

您找不到任何内容的原因是因为您正在搜索标题，而不是搜索来源。从kernel.org下载tar球并搜索。

Answer 5

内核中的汇编代码通常用于无法直接从C完成的低级硬件交互。它们就像是一个特定于平台的基础，被内核的更高级别部分使用下进行。

内核源代码树包含各种系统的汇编代码。为特定类型的系统（例如x86 PC）编译内核时，只有该平台的相应汇编代码包含在构建过​​程中。