为什么要阅读Linux内核源码以及如何阅读Linux内核源码

阅读源码目的：为了更好地编写驱动程序；对自己写的程序有更深入的理解；并且自己的岗位定位在底层开发。

Linux内核阅读方法

阅读linux内核，常用下面两种方法： bochs+linux0.11+书（linux内核完全注释、linux内核完全剖析、linux内核设计的艺术） Source Insight+linux2.X+书（linux内核情景分析） 另外：笨叔叔近两年出的两本书不错，《奔跑吧Linux内核 入门篇》和《奔跑吧Linux内核 》基于Linux4.x，只是配套视频有点贵，但是书写的很不错，以实际问题出发，在实际工作中很有用。 阅读源码分为纵向阅读和横向阅读。纵向就是跟着内核的执行流程来读，横向就是按照内核的各大功能模块来读。 第一种方法纵向或者横向来读都可以，因为代码量不是很大。《linux内核完全剖析》《linux内核完全注释》是引导你横向阅读的书，《linux内核设计的艺术》是引导你纵向阅读的书。建议横向纵向结合着来，纵向跟着bochs调试工具来是必不可少的，当遇到问题时进入到相应的功能模块横向拓展一下。

《linux内核情景分析》中的内核版本是2.4.X，现代内核版本还是推荐横向阅读，纵向几乎不可能。（在Linux下搭建了quem虚拟机，然后用GDB调试内核也可以）总之阅读源码的方法也就上面两种，贵在坚持，但是别闭门N久学内核，没有意义。而且长时间只读代码，不敲代码是不行的。

如果想在简历中写上关于Linux内核的经验，先不要花大量时间看源码，先把《linux内核设计与实现》读了，在找工作中更有用。

Linux5.8.14

通常Linux会有以下目录 arch 子目录包括所有和体系结构相关的核心代码。它还有更深的子目录，每一个代表一种支持的体系结构

include 子目录包括编译核心所需要的大部分 include 文件。它也有更深的子目录，每一个支持的体系结构一个。include/asm 是这个体系结构所需要的真实的 include 目录的软链接，例如 include/asm-i386 。为了改变体系结构，你需要编辑核心的 makefile ，重新运行 Linux 的核心配置程序

init 这个目录包含核心的初始化代码，这时研究核心如何工作的一个非常好的起点

mm 这个目录包括所有的内存管理代码。和体系结构相关的内存管理代码位于 arch/*/mm/

drivers 系统所有的设备驱动程序在这个目录。它们被划分成设备驱动程序类

ipc 这个目录包含核心的进程间通讯的代码

modules 这只是一个用来存放建立好的模块的目录

fs 所有的文件系统代码。被划分成子目录，每一个支持的文件系统一个

kernel 主要的核心代码。同样，和体系相关的核心代码放在 arch/*/kernel

net 核心的网络代码

lib 这个目录放置核心的库代码。和体系结构相关的库代码在 arch/*/lib/

scripts 这个目录包含脚本（例如 awk 和 tk 脚本），用于配置核心

按照以下顺序阅读源代码会轻松点 核心功能(kernel)

内存管理(mm)

文件系统(fs)

进程通讯(ipc)

网络(net)

系统启动和初始化(init/main和head.S)

其他等等

操作系统/Linux 内核 中断：介绍中断的作用，要是再能从硬件、汇编级别去介绍一下中断会发生什么就更棒了 信号：几乎所有讲操作系统的书都有介绍信号，linux信号参阅《Unix环境高级编程》第10章：信号，以及《深入理解linux内核》第11章：信号，需要了解可靠信号与不可靠信号的区别，还需要特别了解SIGCHLD、SIGCLD信号 进程与线程：轻量级进程、系统级线程、用户级线程、进程，这些可以读linux内核源码以及一些资料很容易理解，协程（Python中yield的效果以及它的具体实现（C源码）了解一下），可以去网上找找CPP的协程库去读一读 linux常见的调度算法：知道这些算法的思想就行，读个linux源码就更棒 linux文件系统：《深入理解linux内核》第12章：虚拟文件系统 以及 第18章：Ext2和Ext3文件系统 以及 第16章：访问文件，可以让你深入了解linux文件系统 linux IPC：System V、Posix IPC熟悉一下，可以参阅《Unix环境高级编程 进程间通信》，以及清楚它们的作用与优缺点，当然还是推荐去阅读一下IPC的linux内核源码 如何实现linux的高并发，线程池的思想：github上有好多好多线程库，抓一个下来自己读一读，代码量不是很大，很推荐自己动手写一写 死锁产生的四个必要条件及如何预防 编写linux的并发测试程序：生产者消费者并发程序要求能够写得出来 惊群效应：举例子讲一下惊群现象，然后去了解一下如何避免。内核中存在两个惊群的例子，accept惊群与epoll惊群，linux内核经过改进避免了一些惊群，可以从内核源码去解释一下它是怎么做的 fork、vfork、clone的区别：这个真的只能读源码才能深入了解了，注意，phtread线程库就是使用的clone 僵尸进程：清楚一下概念以及它的危害，然后知道如何去避免僵尸进程 select、poll、epoll的区别：从内核源码去分析，select与poll实现差不多，读了一个源码差不多很快就能读懂第二个，epoll设计很独特也很有意思，赶快去读一读 linux内核伙伴系统、slab缓存（实现原理、与普通内存分配的区别以及优势）：简单介绍参阅《深入理解linux内核》第8章：内存管理，深入了解就去读linux内核源码…

1、Linux核心源程序通常都安装在/usr/src/linux下，而且它有一个非常简单的编号约定：任何偶数的核心（的二个数为偶数，例如 2.0.30）都是一个稳定地发行的核心，而任何奇数的核心（例如2.1.42）都是一个开发中的核心。

2、核心源程序的文件按树形结构进行组织，在源程序树的最上层，即目录/usr/src/linux下有这样一些目录和文件。

◆ COPYING: GPL版权申明。对具有GPL版权的源代码改动而形成的程序，或使用GPL工具产生的程序，具有使用GPL发表的义务，如公开源代码。

◆ CREDITS: 光荣榜。对Linux做出过很大贡献的一些人的信息。

◆ MAINTAINERS: 维护人员列表，对当前版本的内核各部分都有谁负责。

◆ Makefile: 第一个Makefile文件。用来组织内核的各模块，记录了个模块间的相互这间的联系和依托关系，编译时使用；仔细阅读各子目录下的Makefile文件 对弄清各个文件这间的联系和依托关系很有帮助。

◆ ReadMe: 核心及其编译配置方法简单介绍。

◆ Rules.make: 各种Makefilemake所使用的一些共同规则。

◆ REPORTING-BUGS:有关报告Bug 的一些内容。

● Arch/ ：arch子目录包括了所有和体系结构相关的核心代码。它的每一个子目录都代表一种支持的体系结构，例如i386就是关于intel cpu及与之相兼容体系结构的子目录。PC机一般都基于此目录；

● Include/: include子目录包括编译核心所需要的大部分头文件。与平台无关的头文件在 include/linux子目录下，与 intel cpu相关的头文件在include/asm-i386子目录下,而include/scsi目录则是有关scsi设备的头文件目录。

● Init/： 这个目录包含核心的初始化代码(注：不是系统的引导代码)，包含两个文件main.c和Version.c，这是研究核心如何工作的好的起点之一。

● Mm/：这个目录包括所有独立于 cpu 体系结构的内存管理代码，如页式存储管理内存的分配和释放等；而和体系结构相关的内存管理代码则位于arch//mm/，例如arch/i386/mm /Fault.c。

● Kernel/：主要的核心代码，此目录下的文件实现了大多数linux系统的内核函数，其中最重要的文件当属sched.c；同样，和体系结构相关的代 码在arch//kernel中。

● Drivers/： 放置系统所有的设备驱动程序；每种驱动程序又各占用一个子目录：如，/block 下为块设备驱动程序，比如ide（ide.c）。如果你希望查看所有可能包含文件系统的设备是如何初始化的，你可以看drivers/block /genhd.c中的device_setup()。它不仅初始化硬盘，也初始化网络，因为安装nfs文件系统的时候需要网络。

● Documentation/: 文档目录,没有内核代码，只是一套有用的文档，可惜都是English的，看看应该有用的哦。

● Fs/: 所有的文件系统代码和各种类型的文件操作代码，它的每一个子目录支持一个文件系统, 例如fat和ext2。

● Ipc/: 这个目录包含核心的进程间通讯的代码。

● Lib/: 放置核心的库代码。

● Net/: 核心与网络相关的代码。

● Modules/: 模块文件目录，是个空目录，用于存放编译时产生的模块目标文件。

● Scripts/: 描述文件，脚本，用于对核心的配置。

一般，在每个子目录下，都有一个 Makefile 和一个Readme 文件，仔细阅读这两个文件，对内核源码的理解很有用。

对Linux内核源码的分析，有几个很好的入口点：一个就是系统的引导和初始化，即从机器加电到系统核心的运行；另外一个就是系统调用，系统调用是用 户程序或操作调用核心所提供的功能的接口。对于那些对硬件比较熟悉的爱好者，从系统的引导入手进行分析，可能来的容易一些；而从系统调用下口，则可能更合 适于那些在dos或Uinx、Linux下有过C编程经验的高手。

建议书籍说明（参考）：

1, 《Linux内核设计与实现》，英文名Linux Kernel Development（所以有人叫它LKD），机械工业出版社，美国Robert Love著，陈莉君译者。评说： 　　此书是当今首屈一指的入门最佳图书。作者是为2.6内核加入了抢占的人，对调度部分非常精通，而调度是整个系统的核心，因此本书是很权威的。这本书讲解浅显易懂，全书没有列举一条汇编语句，但是给出了整个Linux操作系统2.6内核的概观，使你能通过阅读迅速获得一个overview。而且对内核中较为混乱的部分（如下半部），它的讲解是最透彻的。对没怎么深入内核的人来说，这是强烈推荐的一本书。

2, 《Linux内核源代码情景分析》上、下。毛德操、胡希明著，浙江大学出版社，评说： 　　本书是基于2.4.0内核的。上册讲解内存管理、中断、异常与系统调用、进程控制、文件系统与传统Unix IPC；下册讲解socket、设备驱动、SMP和引导。关于这套书的评价褒贬不一，我个人认为其深度是同类著作中最优秀的。本书基于Intel IA32体系，由于厚度大，很多体系上的知识都捎带讲解了，所以如果你想深入了解内核的工作机制而又不非常熟悉Intel CPU的体系构造，本书是最合适的。缺点是：版本较老，没有TCP/IP协议栈部分（它讲的socket只是Unix域协议的），图表太少，不适合初学者入门。还有就是对学生朋友来说，可能书价偏高，这样的话可以考虑先买上册，因为上册是核心部分，下册一大部分都在讲具体PCI/ISA/USB设备的驱动。

3, 《深入理解Linux内核》第二版。中国电力出版社。也是陈莉君译。此书是Linux内核黑客在推荐图书时的首选。评说： 　　此书图表很多，形象地给出了关键数据结构的定义，与《情景分析》相比，本书内容紧凑，不会一个问题讲解动辄上百页，有提纲挈领的功用，但是深度上要逊于《情景分析》。

4, 其它的几本书。市面上能见到的其它的Linux内核的图书，《Linux设备驱动程序》、《Linux内核源代码完全注释》以及新出的《Linux内核分析及编程》等。 　　《Linux设备驱动程序》第二版是基于2.4的，中文翻译不错，中国电力出版。这书强调动手实践，但它是讲解“设备驱动”的，不是最核心的东西，而且有些东西没硬件的话无法实践，可能更适合驱动开发的程序员吧，不太适合那些For fun and profit的人。此书有第三版英文版，东南大学出版社影印，讲解2.6的，行文流畅，讲解的面也比第二版更广泛，我读过其中关于同步与互斥、内存分配的部分，感觉很不错。 　　《Linux内核源代码完全注释》（机械工业出版社）是同济大学的博士生赵炯的著作，讲解0.1Linux内核，我没买也没看，有看过的朋友说一说。 　　《Linux内核分析及编程》（电子工业出版社）是刚刚出版的，国人写的，讲解2.6.11 。很多人说好，但有人说不够系统，我没买，不敢评说。 　　还有一本清华出的《Linux内核编程指南（第三版）》，原书应该是好书，但是翻译、排版十分糟烂，脱字跳行，根本没法看，我买了一本又扔掉了。

5, 其它资源。TLDP（The Linux Documentation Project）有大量文档，其中不少是关于内核的，有些是在国外出版过的，像《Linux Kernel Interls》《The Linux Kernel》《Linux Kernel Module Programming Guide》等，作者都是亲身参加开发的人，著作较为可信。

6, 一本不是讲解Linux的书：《现代体系结构上的Unix系统：内核程序员的SMP和Caching技术》，人民邮电出版社2003版， 本书虽然不是讲解Linux，但是对所有Unix内核都是适用的，适合对SMP和CPU的Cache这些组成原理知识不是很熟的朋友，而且是很多国外牛人推荐的书。中文版翻译非常负责。

参考资料

Linux内核源码：https://www.kernel.org/

Github Linux内核 https://github.com/torvalds/linux

在线阅读Linux内核源码网站：https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source