linux 核心之旅__linux

我不認為我是 linux 之上的高手，因為我的shell 沒有達到c語言的 拿來即用的水平，而且我的核心開發主要集中於裝置驅動的開發。但我確信我現在已經是一個入門者，可以再遇到問題的時候，迅速定位，然後給出正確的指導和答案。

 

linux核心難嗎。

接觸之初，和現在完全是兩種答案。在學習linux之前，我做過幾年的單片機開發，基本的51系列，msp430系列等等。這為我理解linux的對硬體的操作打下深刻基礎。因為對於cpu而言，最基本的部分是相同的，比如時鐘設定，看門狗，中斷，GPIO，串口等等。這些在單片機開發的時候，是完全要自己編寫驅動，使其適應不同要求的。所以，在轉移到linux之上時，我的學習的線索，就是以linux系統對硬體操作為主線的。比如，我要知道linux是怎麼操作cpu的時鐘的，我就要知道linux的api是通過什麼過程串連到最終的寄存器之上。

不斷的探索，記錄，理解，最終才對linux核心有了最初的瞭解。

在學習中，感覺與單片機開發，最大不同在於，linux有了介面的概念。在以前的開發過程中，從來沒有把cpu的驅動控制器跟外圍裝置的驅動分開來操作，而在linux中有了bus的概念。bus的一端連著控制器，一端連著外圍驅動。bus的介面屏蔽了不同cpu之上裝置磁碟機的不同，為外圍驅動開發提供了統一的介面。

在學習之初，我夢想著，自己可以寫一個bus驅動，但當我仔細查看核心源碼時，發現linux核心幾乎涵蓋了所有的匯流排介面。而對應的cpu匯流排控制器的驅動，多數都由CPU開發人員來提供。對於一個初級的驅動開發人員來說，可以熟練的使用匯流排介面，開發外圍裝置驅動就可以滿足要求了，不必理會bus另一端的具體實現。

但，我是學過硬體的，晶片採購，電路設計，pcb繪製都做過，所以我覺得自己應該瞭解的更深入一些。在裝置驅動開發之中，最重要的就是理解device，bus，driver的概念。如果理解了三者之間的關係，那麼裝置驅動就明白一半了。裝置驅動的其他部分就是核心中的基本概念，比如阻塞，同步，task，中斷，還有使用者層介面。

我想學習核心，除了從硬體上入手之外，還可以從使用者層介面入手。畢竟不是很多人都有硬體的基礎，所以如果對linux應用軟體熟悉的話，那麼最好的方法就是從使用者層介面入手了。比如裝置節點，proc 檔案，sys檔案，netlink，uevent，系統調用等等。當能夠熟練的運用不同的介面，來操作硬體裝置的時候，就是linux核心入門的時候。

既然已經入門了，這個時候，對當前所有的匯流排驅動都可以達到拿來即用的地步。下一步的目標是什麼呢。記憶體管理，dma管理，中斷管理，檔案系統管理，啟動過程。這一部分是走向linux精髓的必由之路。記憶體管理協助我們瞭解不同記憶體配置api的優點和缺點，不同記憶體配置演算法的特點，還有linux中的實存和虛存的空間分布等等。dma管理，可以使我們瞭解dma的啟動過程，使用方法，這個部分也依賴於硬體。中斷管理，協助我們瞭解中斷的組織和調用路由，以及中斷的使用方法和注意要素。檔案系統管理，可以讓我們深入理解linux的vfs層，所有的操作能看到的就是vfs的介面。啟動過程，我們可以知道 bootloader啟動linux核心的參數和引導，硬體的初始化順序，驅動的載入順序，rootfs的掛載等等。

到了這一步，我想對於linux核心的學習，可以達到60%左右了吧。最後一部分就是linux的核心調度和網路通訊協定棧。這兩個部分是最重要的部分。任務調度是任何一個作業系統的核心，通過任務調度可以得出一個系統的優勢和特點。關於核心調度，我想首先需要明白一個進程是如何建立並啟動並執行。這個時候，就涉及到了linux系統的可執行程式的格式，比如elf。為什麼一個程式，在shell中調用就可以執行了呢。先看看busybox中shell的代碼，看看系統調用的代碼，看看核心建立進程的過程等等。多個建立的進程在核心中是如何調度的呢。我只在大學的時候被告知了linux的幾種調度演算法，但親自看看代碼和實現過程將是另外的一種進步。如果你還看過其他系統的代碼，比如VxWorks，可以比較一下兩個系統的調度上的差異，以及這種差異導致的應用領域的不同（當然不全是調度差異導致的）。

網路通訊協定棧是複雜的工程。也是我的欠缺之處。沒有過多的涉及，我想知道socket是如何建立的，如何阻塞的，如果通訊的，棧中的演算法等等。或許網路通訊協定棧不是工作中必須的，但是linux高手必須的。

跟很多前輩一樣，同樣覺得核心中的 Makefile和Kconfig比較重要，它們是挖掘核心的線索。另外，我覺得學習核心，應該從自己的興趣點開始，比如你最想知道什麼問題，然後去追查。那麼，當你明白這一過程之後，你的知識庫中就形成了一條線，可能這個過程之中，涉及了很多其他的不懂得知識，那麼就讓他停留在你的想象中，你覺得他是什麼樣子的，那麼他就是什麼樣子的。關鍵的是，要抓住主線，抓住從上之下的傳遞過程。 這樣在你的知識庫中的線多到一定的數量時，你就擁有了一張網。幾個線上的連接點或許就是你最初不瞭解的東西。如果在你將兩條線編織在一起的時候，從更高的角度重新審視和總結一下過去的工作，將會有更多的理解。當你的網越織越大，最後填滿核心各個方面的時候，就到達了新的裡程碑。此後，你可以線上上掛自己的鈴鐺，或者你可以最佳化某些演算法，使線跟線之間的連結更有序高效。

我不推薦把線上的每個鈴鐺都了如指掌，那需要太多時間。我們要掌握的是那一張網。如果要在網上添一個鈴鐺，你可以迅速定位到想要的位置就可以。甚至，我不知道該放在哪個位置，但我可以通過網上某個線索迅速的定位到那個位置，然後再學習串連方法都行。

linux核心就是一張網，其中的階層和介面，是引人入勝的地方。

如果網路上沒有你要的答案，那麼源碼就是最佳解決方案。

一起加油吧。