Linux内核学习开始

Linux是开源的操作系统，其系统所有源代码都是开放的，这对研究操作系统是十分方便的。

Linux内核发展至今，版本特别多，比较经典的是2.6内核。所以本文以研究 2.6内核为主。可是内核比较大，从哪里入手是一个十分重要的问题。显然，一开始就看内核源代码是不切实际的，是可能被细节搞晕的。在计算机专业的课程中我们都学习过操作系统课程，对操作系统的大概功能有所了解，而那些linux内核的书也对linux内核框架作了整体上的介绍，这些都是基础知识。也许我们没有时间去研究清楚操作系统的每一个细节，但是我们却可以研究我们感兴趣的部分。

面对内核源码，最直接的一个问题就是如何编译内核，如何安装新内核到系统中？内核编译安装好后，就可以加载运行了。而grub是如何加载内核的？grub是怎么实现的？elf文件格式是什么样的？进而引出程序的编译、链接、加载等问题。研究一个开源程序的方法之一就是跟踪调试程序，然而内核不是一般程序，不能直接调试，因此需要搭建内核调试环境。

操作系统分为进程管理、内存管理、设备管理、文件系统、网络等部分，针对某一模块学习时，又会提出更多的问题。研究某一确定模块时，可以假定其他模块是已知的，而不必要陷入其他模块的细节中去。

研究内核的深度也各有不同，有以下四级别：

只看操作系统相关书藉，了解其原理，不看源码。
在源码中能找到对应模块的实现，了解部分技巧与细节。
可以修改源码以实现自己想要的功能。
可以在内核中实现一套独立的系统。

自顶向下的研究内核：

如进程管理这一部分，本打算从CPU加电起到进程相关数据结构初始化，进程创建，进程调度这样一步步研究，结果发现在对源码一无所知的情况下，看进程初始化，又陷入了中断、文件系统、内存的初始化细节中。所以打算从进程调度进程创建开始研究。

另外，程序=数据结构+算法。

先研究数据结构(task_struct)中各字段的作用，再研究调度算法，并分析对应源代码，从宏观上把握进程调度框架，再从细节上逐步深究。

现在内核大多使用面向对象的思想，可以从对象的角度考虑问题。

内核代码较多，搞清楚内核代码组织的结构和原理。

内核设计思考：

为什么这么设计？考虑了哪些因素？有什么要求？

怎么设计？这样设计有什么好处和坏处？

内核中的数据结构之间的关系:

同种数据结构之间如何组织？(树，链表，有个链表的初始化的头结点)

不同数据结构之间的关系？指针指向？用个数字标识符，然后用hash表关联数字与指针？

阅读源码的工具

内核源码

GDB GDBTUI DDD跟踪 source insight

SystemTap stap kdb

静态阅读

修改源码验证一些问题

写一些应用

下面是Linux操作系统整体架构(图片来源于国嵌PPT中)

Linux内核架构

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