🧬 Linux Kernel

🏗 Architektur

📦 Kerneltypen

Linux ist modular und monolithisch – es erlaubt dynamisches Nachladen von Modulen, behält aber die monolithische Struktur.

🧱 Architektur-Übersicht

Anwendungen
 └─ Systembibliotheken (libc)
     └─ System Call Interface (SYSCALL)
         └─ Kernelspace:
             ├─ Prozessverwaltung
             ├─ Speicherverwaltung (MMU)
             ├─ Gerätetreiber
             ├─ Dateisysteme
             └─ Netzwerkschnittstellen

🕳 System Calls

• Ermöglichen Übergang von Userspace in Kernelspace
• Beispiel: read(), write(), open(), ioctl()

🗃 Kernel-Sourcen

• Bezugsquelle: https://www.kernel.org
• Verzeichnisstruktur:

/usr/src/linux
 ├── arch/      # Architektur-spezifisch (z. B. arm, x86)
 ├── drivers/   # Gerätetreiber
 ├── fs/        # Dateisysteme
 ├── include/   # Headerdateien
 ├── kernel/    # Kernelkern: Scheduler, Signals
 └── net/       # Netzwerkstack

⚙️ Konfiguration & Kompilierung

Konfigurationstools:

• make menuconfig (Textoberfläche)
• make xconfig (GUI)

Konfigurationsdateien:

• .config: Ergebnis der Konfiguration
• Mit Yocto: bitbake -c menuconfig virtual/kernel

Kernel bauen:

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- zImage

Module installieren:

make INSTALL_MOD_PATH=/pfad/ modules_install

📦 Kernelmodule

• Dynamisch ladbare Erweiterungen (*.ko)
• Einbindung in Kernel zur Laufzeit mit insmod, modprobe

Minimalbeispiel:

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>

static int __init hello_init(void) {
    pr_info("Hello Kernel\n");
    return 0;
}
static void __exit hello_exit(void) {
    pr_info("Bye Kernel\n");
}
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

🧪 Kernel starten & Debugging

• Erster Prozess: /sbin/init

• Runlevel steuern Startverhalten

• Tools:

  • dmesg – Kernelmeldungen
  • lsmod, modinfo, insmod, rmmod – Modulinformationen

Diese Grundlagen bereiten auf die Entwicklung eigener Kernelmodule, Platform-Driver und Device-Tree-Integration vor.