何为 Linux 内核开发，怎么学好 Linux 内核？

此文包含 Linux 系统的学习路径和书籍推荐。

我觉得学习 Linux 系统，内核驱动时，最开始只需要 ‘Know what, not know how ’。不用去探究细节，只需要知道整体的框架，知道有哪些需要我们重视的内容即可。

何为 Linux 内核开发？

首先，初步认识下 Linux kernel

Linux 内核的框架如上图。
设备子系统负责和硬件打交道。
大部分工作集中在设备子系统部分。

内核开发是什么？

广义上讲，新增或修改上图中内核部分的所有子系统。
非 Linux 源码贡献者，一般来说只修改设备子系统部分。

接下来，简单聊聊初学者需要重点关注的三个部分：设备树，字符设备，平台设备驱动。

设备树（DTS）

设备树相当于一份软件中描述硬件结构的配置框图。假设下图为硬件框图：

那么其软件描述的代码片段如下：

/ { // root nodemodel = "Qualcomm Technologies, Inc. SDM xxx";compatible = "qcom,sdmxxx";cpus {... cpu@0 {... };cpu@1 {... };};usb@<address> {... };serial@<address> {... };gpio@<address> {... };intc: interrupt-controller@<address> {... };external-bus {...i2c@0,0 {... xxx@<address> { // I2C Dev.... };};flash@1,0 {... };};
};

字符设备驱动

字符设备驱动是理解设备驱动的基础。
大多数设备都可以归于字符设备。

kernel 开发需要什么样的知识储备？

我觉得这部分可以当着 Linux 系统的学习路径了。

C 语言

良好的 C 语言能力是必要条件， Linux 官方推荐了如下书籍。

The C Programming Language
Practical C Programming
C: A Reference Manual

不过我觉得结合如下书籍一步步学习会更适合学习：

《啊哈 C 语言》入门书籍，号称马桶上看的 C 语言，通俗易懂。
《The C Programming Language》的中文版《C 程序设计语言》，英文版也是很好一个选择的，一书两用，技术和英语都学习了。我觉得这一本是学习 C 语言的朋友们，必读的一本。

3. 《C 专家编程》，这本书主要讲语法特性，告诉我们 C 语言是怎么设计出来的，看了这本书，我们可以更深刻的理解每一行代码。

4. 《C 缺陷与陷阱》，《C 专家编程》的延续，针对性更强，告诉我们 C 语言这个工具的缺陷与陷阱，让我们使用 c 语言时更加游刃有余。

5.《数据结构与算法分析 : C语言描述》，入门数据结构与算法，也是一本经典书籍，比《算法导论》那边砖头厚的书友好得多。

GNU

这个也可以归为 C 语言里面，内核由 GNU C 和 GNU toolchain 实现，所以如下两方面的知识是需要的。

GNU C 的编码规则
GNU 工具链的使用

Linux 基本命令

学习 Linux 前，我们需要先熟悉 Linux 的“命令行 + 文件”的使用模式，要想学好一个东西，开始肯定需要用好这个东西。《鸟哥的 Linux 私房菜》应该是最适合初学者的一本书了。

如果想深入的话，推荐《Linux 系统管理技术手册》，这本书很厚，算是 Linux 运维必备的手册。

应用程序设计

通过系统调用或者 glibc，学会自己进行程序设计。如果每个系统调用都深入地学习、看书看文档、做实验，这样坚持一段时间，啃下这些东西，就很接近操作系统的原理了，就能看到另一番风景，甚至在应用编程时会有一览宗山小的感觉。参考书籍首推《UNIX 环境高级编程》，有代码，有介绍，有原理，非常实用。

设备驱动相关知识

设备驱动方面的知识看下《Linux 设备驱动程序》应该就差不多了，国内宋宝华写的《Linux 设备驱动开发详解》也还可以。

内核原理

学习内核原理的话，推荐《Linux 内核设计与实现》，《Linux 内核完全注释》，《深入理解 Linux 内核》三本书，当然也可以只买《深入理解 Linux 内核》，本书言简意赅地讲述了主要的内核机制。

阅读源码

一开始阅读代码不要纠结一城一池的得失，不要每一行都一定要搞清楚它是干嘛的，而要聚焦于核心逻辑和使用场景。

《Linux 内核源代码情景分析》是一本很适合参考的书，这本书最大的优点是结合场景进行分析，看得见、摸得着，非常直观，唯一的缺点还是内核版本比较老

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实践

实现一个设备驱动程序，重新实现一些系统调用，或者重新实现一个文件系统或其他子系统等等。这部分难度会比较大，需要自己搞清楚所有细节，但是只要熬出来了，进步的愉悦是难以言说的。

总结

其实这部分内容已经不仅仅是针对内核开发了，而是针对 Linux 系统。C 语言， Linux 命令行，应用程序设计，设备驱动，内核原理，阅读源码，实践，只要我们踏实地把这样七个步骤走完，基本就已经领先绝大多数人了（甚至可以说 98% 以上，我也还在路上^_），工作中 Linux 系统相关的绝大多数问题也难不倒你了，接下来就是在实战中不停地被捶打，最后成为一代宗师。

当然如果只是对内核和驱动感兴趣，应用程序设计部分可以不用花太多时间。

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