Linux 核心架構概覽：用戶態/核心態/硬體層分工、代碼樹目錄結構與 Kconfig/Makefile 建置機制

前言

理解 Linux 核心架構是驅動開發與系統移植的基石。本文以「飯店服務」類比說明驅動角色，系統介紹三層架構分工、核心原始碼目錄功能劃分、補丁製作與應用、五類 Makefile 階層關係，以及 make menuconfig 生成 .config 的完整流程。

一、三層架構類比

二、核心原始碼目錄速查

驅動開發最常查閱：drivers/、include/linux/、arch/arm/、init/。

三、核心補丁操作

# 1. 產生補丁（舊→新）
diff -Naur linux-5.10/ linux-5.10.1/ > linux-5.10.1.patch

# 2. 應用補丁（在舊原始碼根目錄下）
cd linux-5.10
patch -p1 < ../linux-5.10.1.patch

# 3. 還原補丁
patch -R -p1 < ../linux-5.10.1.patch

注意：-p1 忽略第一層目錄前綴；補丁必須對應相同基準版本。

四、五類 Makefile 階層關係

五、建置流程：make menuconfig → make

1. make menuconfig：
   • 讀取 arch/$(ARCH)/Kconfig 為入口，遞迴 source 子目錄 Kconfig。
   • 呈現圖形選單，使用者勾選 [*] (內建)、[M] (模組)、[] (不編譯)。
   • 儲存產生 .config 與 include/config/auto.conf（去註釋版）。
2. make：
   • 總 Makefile 依 .config 變數決定編譯哪些 obj-y、obj-m。
   • 遞迴進入子目錄執行該目錄 Makefile（Kbuild）。
   • 產生 .o、.ko，最後連結生成 vmlinux → 壓縮為 bzImage。

六、Kconfig 語法要點

config MY_FEATURE
    bool "Enable My Feature"
    depends on HAS_FOO
    select BAR
    default n
    help
      Detailed description...

• depends on：相依符號為 y 才顯示/可選。
• select：選擇本項自動強制選擇目標符號。
• default：未使用者干預時的預設值。

七、常用配置指令