Linux0.01核心心得—–轉

Linux0.01核心基本上分析完了，高版本的核心也看了一點。有一點心得與大家分享
　　一下吧！這裡我並不打算說具體的技術方面的東西，而是針對讀核心的方法，談談自己
　　的一點感受。
　　我前段時間主要看的是0.01版本的核心。Linux0.01是Linux的"祖師爺"Linus完成的最早
　　的一個Linux版本，其核心編譯後僅僅只有512K，麻雀雖小，五髒俱全，0.01包括了從軟
　　盤啟動、檔案系統、控制台管理的作業系統完整功能，並提供了不少標準的使用者介面，
　　具體有kernel, boot, fs, init，mm等幾個部分，沒有網路部分。
　　為什麼選擇Linux0.01？各位大蝦一看到0.01肯定直搖頭：哎呀，都什麼時代的東東
　　了，有看的必要嗎？筆者當初選擇0.01並沒有太多的想法，只是Tm-linux小組剛開始選
　　擇的是0.01，於是就開始讀吧，現在仔細想想，讀Linux0.01對於初學者來說可能更容易
　　上手些。可能有下面的幾個好處吧
　　1)0.01的代碼量較小。很多同學都曾有成為Linux高手的慾望，也曾抱回若干磚頭書，但
　　Linux的發展何其之快，而coder又是駭客型高手，往往堅持不了多長時間而中途放棄！
　　
　　2)0.01的代碼簡單而精簡（這個簡單當然是相對於後續版本而言的）。實際上0.01完成
　　的就是一個作業系統的最初的要求，包括啟動，進程調度，記憶體管理等，而這些往往與
　　硬體結合，在看高版本的核心時往往還沒有接觸到這些硬體知識，層層下調已經把你搞
　　糊塗了。
　　3）從低版本看更能看到技術進步的源動力，比如0.01的核心很小，其啟動代碼可以只放
　　在一個扇區內，而後續版本的核心較大，無法放入一個扇區內，於是壓縮核心的裝入方
　　法誕生了。再如記憶體管理，0.01的記憶體管理比較簡單，記憶體的申請釋放直接通過使用前申請，
　　使用後釋放，但考慮以後的版本功能複雜，如何解決可能的"外片段"問題，如何解決記憶體不足的問題，於是對後續版本採用的"夥伴演算法"
　　，slab技術，頁面守護進程有更好的理解。
　　我說上面的這一些並非是為0.01做廣告啦，而是提醒一下讀核心可能遇到的問題：
　　比如說層次複雜難以理清，代碼眾多不知主次，哪些是作業系統必需的，那些是為提高系
　　統效能的等。
　　看核心的目的是什麼，這是每個看核心的人都需要問問自己的問題。
　　我想對於大多數初看核心的人來說，最重要的是解決從作業系統原理到一個實際操
　　作
　　系統的過渡，簡單一點說是作業系統到底是怎麼跑起來的。作業系統原理大家都學了，但
　　一個作業系統到底是怎麼啟動的，所謂的保護模式到底是怎麼一回事，進程調度和切換
　　到底是怎麼進行的，一個檔案系統具體應該怎樣，可能很多還是模糊的。通過看Linux內
　　核，這些問題可以得到清晰的解答。
　　當然，一個有強大生命力的作業系統決不會僅僅滿足於能跑起來，她採用的眾多先進的
　　技術使得她有出色的效能，對於以後的工程設計、編程還有類Unix下的系統開發會有很
　　多協助。
　　鑒於Linux的強大技術實力，在很多領域都會遇到跟其採用技術相關的，如嵌入式領域,
　　網路介面等等。理解了核心，當然在以後的開發中可以事半功倍。
　　我當初讀核心的目的比較簡單，我就是想看看Linux是怎麼跑起來的，為什麼多個進程可
　　以互不干擾的運行。
　　我讀代碼的工具是用的source insight，可惜不能自動識別彙編.s檔案，而0.01彙編文
　　件不少。哦，講了這麼多，還沒進入主題：我的體會心得啦
　　從哪部分開始讀，一般讀核心都建議從boot部分開始讀，這樣循序漸進，而且一般啟動
　　部分似乎最神秘，最能滿足好奇心啦！不過我是從memory部分開始讀的，因為對邏輯地
　　址到物理地址的轉換一直很模糊。從你感興趣的地方開始讀，在以後比較容易堅持。在讀核心的方法上，我建議"先橫後縱"。
　　
　　在讀核心的方法上，我建議"先橫後縱"。
　　Souce insight的好處就是你點上某個函數，能自動顯示該函數的定義，這樣比較方便的
　　跳入察看。對於剛開始看核心的人，我並不太建議一開始用這種方法。因為函數層層嵌
　　套，等你下到最底層，早已忘了當初的調用的功能，建議只跳一層看看調用函數的註解
　　或者簡單看看函數代碼猜測功能，做一些記號。
　　我個人覺得，操作系同比較重要的是資料結構和演算法，演算法固然在程式中體現，而資料結
　　構需要查看相關的標頭檔及相關的檔案才能瞭解。所以剛開始時我還是採用一個檔案一
　　個檔案的讀，即所謂的"橫"，因為一個檔案中的安排總是對特定的資料結構的一些操作
　　，你有更多的機會去理解各個主要資料結構的功能，包括結構中各個子項的含義。當然
　　不要忘了寫注釋啦（雖然現在的理解可能並不準確）。
　　在一個模組，如FS模組的各個檔案都讀完之後，就採用了所謂的"縱"了，你可以選擇一
　　個比較重要的函數入手，進行層層跳入（或若干層）以領會各個資料結構間的有機關係
　　。如fs模組涉及的主要資料結構有：超級塊，節點索引塊，資料索引塊，高速緩衝塊，
　　檔案等，在單獨理解各個相關檔案後，可以從do_execve入手，看一個檔案從輸入檔案參
　　數到最後執行的主要步驟，進而理解VFS和具體fs之間的介面。
　　在每一個主要模組讀完之後，最後自己寫一份總結（書面總結啦），看看自己對這個模
　　塊的把握。因為讀代碼往往是比較細緻的，可能專註於讀懂代碼本身而忽略了模組的功
　　能和組織形式。這點我認為比較重要，所謂"牛吃草要反芻回味"，讀代碼也許要在看完
　　之後進行總結，這樣才能上升一個層次，真正理解其方法和結構的精妙之處。
　　最後，談談看Linux核心需要的一些基礎吧
　　1） Intel386硬體知識，比如各寄存器，TSS，段描述表（IDT,GDT，LDT）等，段頁轉換
　　機制等（高版本的Linux支援其他硬體體系，但對intelx86的比較熟一些吧）
　　2） 彙編指令，尤其是AT&T文法及其遷入式彙編，當初我初次看到諸如 代碼:
　　
　　__asm__("std ; repne ; scasw/n/t"
　　 "jne 1f/n/t" "movw $1,2(%韎)/n/t"
　　
　　 "movw $1,2(%韎)/n/t"
　　 "sall $12,%靫/n/t"
　　 "movl %靫,%韝/n/t"
　　 "addl %2,%韝/n/t"
　　 "movl $1024,%靫/n/t"
　　 "leal 4092(%韝),%韎/n/t"
　　 "rep ; stosl/n/t"
　　 "movl %韝,%陎/n"
　　 "1:"
　　 :"=a" (__res)
　　 :"0" (0),"i" (LOW_MEM),"c" (PAGING_PAGES),
　　 "D" (mem_map PAGING_PAGES-1)
　　 :"di","cx","dx");
　　
　　這樣的一條彙編語句感到頭腦發脹，不過瞭解其格式後，多看就習慣了。
　　3） 作業系統的基本知識，對於作業系統的一般理解，這個大家都有吧！
　　4） 一本或幾本Linux核心的參考書，有參考書總要好得多，畢竟很多資料結構不用自己
　　去猜，我在讀0。01感覺有很大不同，很多地方只能猜，不過還是有用的。至於Linux內
　　核的書已經很多了，到都樂去看看就知道了
　　5） 恒心 毅力：這是最重要的一點，初始的興趣往往會被遇到的困難一掃而光，再加上
　　其他雜七雜八的事情，堅持確實很困難。當初Tm-linux組剛開始參加核心分析的人不下
　　幾十，但堅持到底的也就寥寥數人（這隻是0.01哦）
　　6） 跟別人多多交流，畢竟個人能力有限，通過交流，可以增進知識，我很鼓勵書面的
　　交流，雖然可能需要花費一些時間來寫，因為書面的東西以後可查，而書面的跟別人交
　　流總希望正確一點，少犯錯誤啦。這一點西安交大做得比較好，組織了Linux核心論壇，
　　隔一段時間聚會交流一次，每次有一主題，先有人主講，然後大家互相討論。
　　這些你有些沒有嗎，那麼恭喜你啦，因為通過讀核心你就可以增加這方面的知識和經驗
　　了。
　　讀核心也不是最終目的，對自己在嵌入式系統的開發，或Linux的"運用自如"，或者實現
　　自己的作業系統，那才是"劍出鞘時"！
　　估計成電讀Linux核心的人不少，只是大家交流比較少，我想交流還是很重要的，雖然牛
　　人從來都不是問出來的，但具體問題通過交流可以增加理解，提高認識。很願意也鼓勵
　　大家通過各種方式交流，雖然我不是大牛（也不是小牛啦J），很願意通過bbs，Email，
　　或其他方式進行交流。
　　羅嗦了這麼多，希望自己的一點見解能對大家有所啟發，也希望成電湧現更多的Linux牛人啦！

文章出處：http://www.diybl.com/course/6_system/linux/linuxjq/2007211/19293.html