关于linux内核学习的误区以及相关书籍介绍

第一篇

先说句正经的：其实我没资格写这篇文章，因为自己也就一两个月以来才开始有所领悟的。因此，这里与其说是关于linux内核学习的经验，不如说是自己的教训吧，希望不要扔鸡蛋砸我^_^

　　　常常有人问：我想学习内核，需要什么基础吗？linus torvalds本人是这样回答的：你必须使用过linux。 这个……还是有点太泛了吧，我想下面几个基础可能还是需要的，尽管不一定必需：
　　1, 关于操作系统理论的最初级的知识。不需要通读并理解《操作系统概念》《现代操作系统》等巨著，但总要知道分时（time-shared）和实时（real-time）的区别是什么，进程是个什么东西，cpu和系统总线、内存的关系（很粗略即可），等等。
　　2, 关于c语言。不需要已经很精通c语言，只要能熟练编写c程序，能看懂链表、散列表等数据结构的c实现，用过gcc编译器，就可以了。当然，如果已经精通c语言显然是大占便宜的。
　　3, 关于cpu的知识。这块儿可以在学习内核过程中补，但这样的话你就需要看讲解很详细的书，比方后面将会提到的《情景分析》。你是否熟悉intel 80386 cpu？尝试着回答这几个问题来判断一下：1）说出80386的中断门和陷阱门的区别；2）说出保护模式与实模式的区别；3）多处理器机器上，普通的读- 改-写回一块内存这样的动作，为什么需要特殊的手段来保护。等等。讲解基于其它cpu的linux内核的书，目前好象只有一本《ia64linux内核：设计与实现》──也还是intel的，其它都是讲解基于ia32的。
　　以上算是知识方面吧，如果还要再补充一条，我想就是：动手编译过内核。

　　好了，我们接下来走。好多人装上linux之后，第一件事找到内核源码所在的路径，打开一个c程序文件，开始哗哗哗翻页，看看大名鼎鼎的linux内核代码到底长啥模样──然后关闭。这是可理解的，但却不是学习的方法。刚开始，必须从读书入手。至少要对内核有一个overview之后，才有可能带着问题去试图阅读源代码本身。 下面就讲一下我读过的几本书：
　　1, 《linux内核设计与实现》（1），英文名linux kernel development（所以有人叫它lkd），机械工业出版社，￥35, 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。
　　　翻译：翻译水平、负责任程度都不错，但是印刷存在一些错误。买了此书的朋友可以参考我在linux高级应用版的《linux内核设计与实现中文版勘误》：
http://bbs.chinaunix.net/forum/viewtopic.php?t=541234
另外，此书2005年有了第二版，目前尚无中译本面世。我就是对照着2nd-en勘误1st-cn的。

　　2, 《linux内核源代码情景分析》（可不看，用《深入理解linux内核》代替）上、下。毛德操、胡希明著，浙江大学出版社，上册￥80,下册￥70. 评说：
　　本书是基于2.4.0内核的，比较早，也没听说会出第二版。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。
　　翻译：没什么翻译，作者是国人，而且行文流畅。本人书桌上诸多计算机经典图书当中，这套是唯一又经典又无阅读障碍的。
　　 www.linuxforum.net内核版好多朋友已经把这书读到六七遍了，我很惭愧，上册差不多读熟了，下册就smp部分还看过──但这就花费了整整 1年的时间，还有好多弄不懂的。这里顺便说明另外一个研究内核常见的误区：目标太庞大。要知道linux内核（最新的2.6.13）bzip2压缩之后 37m，解压缩之后244m，根本不是哪个人能够吃透的。即使是内核的核心开发团队中，恐怕也只linus torvalds、alan cox、david miller、ingo molnar寥寥数人会有比较全面的了解，其它人都是做自己专门的部分。我自己来说，目前已经决定放弃内存管理的全部（slab层、lru、rbtree等）、文件系统部分、外设驱动部分，暂时也没打算弄ia32以外的其它体系的部分。

　　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c版的converse兄送了我一本第一版，因此就没买第二版，比较后悔。因此只就第一版说一说，第一版基于2.2,第二版2.4 。我见o””reilly官方主页上说第三版的英文版将于2005年11月出版，也不知咱们何时才能见到。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，象《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》（2）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，象《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。
http://www.linuxforum.net
　　中国linux论坛的内核版。该版是研究内核的中文linux社区中水平最高的，有很多专家级别的牛人，强烈推荐去学习一下（但建议不要问太过分简单的问题，人家脾气再好也会烦的^_^），它的置顶贴简直是一个包罗万象的faq，精华区也有很多资料。只可惜太过曲高和寡，人气不是很旺。

　　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，定价￥39. 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。

　　还有个很重要的问题：怎样浏览内核源代码。有的朋友喜欢在windows上工作，用source insight；有的在linux，用source navigator；还有专门浏览源代码的软件，象lxr（linux cross reference）；还有用ctags/ectags/cscope等，这些都是很优秀的软件。我个人用vim ctags浏览（参考了www.linuxforum.net内核版wheelz大侠的文档，）。

　　此外，前边已经提到的一个重要的问题是：你研究内核的目的是什么， 开发？ 乐趣？如果是开发，而且是国内做开发，把kernel api熟悉一下就差不太多了（你也知道国内的水平有多差），比方说copy_from_user()、kmalloc()函数等，kernel api在internet上找得到，编译内核时也可以用docbook生成（具体请参考内核源代码包下的readme文件）；如果是研究，那就差别很大了，需要下很大的苦功：会用kmalloc()绝不说明你懂得linux内核的虚存管理子系统，正如同会讲汉语不说明你懂中国文化一样。

说完了，发现前面讲的太罗嗦了，简化一下：
　　1, 动手编译内核
　　2, 精读《linux内核设计与实现》
　　3, 上www.linuxforum.net内核版看置顶贴与精华区
　　此外就凭自己兴趣选择吧。

下面是一篇没写完的《linux内核模块编程入门》，不补写了，将就着看吧。

albcamus 2005-10-13 02:41

写给linux内核新手-关于linux内核学习的误区

linux内核模块编程入门
看到昨天有好几个问linux内核编程问题的帖子，不少是卡在了入门问题上，就整理一下入门的初步流程。针对2.6内核的linux系统，需要你的机器上已经安装了kernel-devel这个包，也就是编译模块所必须的东西：内核的头文件和一些makefile。

一，hello world程序：
[code]/*file: hello.c*/
#ifndef __kernel__
#define __kernel__
#endif
#ifndef module
#define module
#endif
#include ;
#include ;
#include ;

static int hello_init(void)
{
printk(kern_alert "hello, the fucking crazy world\n");
return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
printk(kern_alert "bye, the fucking crazy world!\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

module_license("gpl");
module_author("albcamus <;");[/code””>albcamus@163.com>;");[/code]

2.6内核的kbuild子系统跟2.4相比有本质的改变。我们下面尝试两种方式编译这个程序：
1, 你可以在本目录下这样写一个makefile
[code]obj-m := hell.o
clean:
rm -rf *.o .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions[/code]
然后用这样的命令行编译：
make -c /lib/modules/`uname -r`/build m=`pwd` modules
这时ls一下，就能看到生成了很多文件，其中hello.ko就是我们需要的内核模块。
2, 专业点儿，makefile这样写：
[code]obj-m := hello.o
kernelbuild := /lib/modules/`uname -r`/build
default:
make -c $(kernelbuild) m=$(shell pwd) modules
clean:
rm -rf *.o .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions[/code]
然后只要make一下就可以了。

插入模块用insmod命令：
insmod ./hello.ko
这时候大家可能会问：为什么我的屏幕上没有见到输出？这个是console的日志记录级别和你printk消息时指定的级别（本例中指定为 kern_alert，为次高，仅次于kern_emerg）决定的。无论如何，你可以tail 或者cat看看系统日志的最后几行，系统日志一般为/var/log/messages，或者直接用dmesg命令，肯定能看到输出了。

二，头文件问题。
c 程序员都知道，要使用某个外部的函数，应当#include某个头文件，这个头文件包含了那个函数的原型(prototype)。内核的头文件在 include/下，其中include/asm是个符号链接，指向你所用内核的具体的体系结构目录，比方说我的系统是i386的，那么 include/asm就指向include/asm-i386 。
内核编程中我们不能链接libc库，不能使用libc库中的函数，所以很有些麻烦。一些重要的函数，象strcpy/strcmp/snprintf等，kernel也为我们实现并导出（export）了，而我们需要 #include相关的头文件，在include/linux和include/asm中，你需要自己寻找你所要使用的函数在哪个头文件中声明，并将其 #include进来。

2006年3月更新与建议 

http://www.mmic.net.cn/news/396/31.htm

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另一篇

看了下各位大神的推荐路线，总结如下：

0. 跟着项目走；

1. 学会用、熟练用linux系统；

2. Linux Kernel Development.

3. Understanding the Linux Kernel.

4. Linux Device Driver.

5. 找一个感兴趣的子系统研究，认真研究代码，这里的建议是可以看提交的每个change。比如网络子系统：Understanding linux network internels.

“严谨而细致的仔细分析它的代码，不懂的地方就通过社区、邮件列表或者直接发Email给maintainer请教等途径弄懂，切勿得过且过”。

“通过Kconfig与Makefile定位目标代码”。

6. 融入社区做贡献……

坚持！坚持！！坚持！！！

参考：http://blog.csdn.net/fudan_abc/article/details/5403021

以下转自：http://bbs.csdn.net/topics/390759060

1. 了解操作系统基本概念。如果不会，可以学习《操作系统：设计与实现》Andrew S.Tanenbaum 写的那本。以MINIX为例子讲解操作系统的概念。非常推荐。
2. 有了操作系统的基本概念以后，可以了解Linux的机制了。推荐《Linux内核设计与实现》Robert Love 写的。这本书从概念上讲解了Linux有什么，他们是怎么运行的。这本书要反复认真看透。
3. 有了Linux内核的了解，还需要具体研究Linux内核源码。最经典的就是《深入理解Linux内核》Daniel P. Bovet 写的。学 习这本书的时候，要对着内核代码看着学。这本书学起来相当费力了，那么多多代码要研究。不过这本书如果学明白了，恭喜你，Linux内核你已经很熟悉了。
4. 如果要开发设备驱动，可以学习《linux设备驱动程序》O'Reilly出版社的。这本作为驱动的入门是很好的资料。另外还有一本《精通 Linux 驱动程序开发》也是不错的教材，可以参考着看。学习驱动，免不了要学习一些硬件的协议和资料，研究哪个就找到相应的硬件文档，把硬件的工作原 理搞明白。这些就不细说了。
5. 网络部分，学些Linux网络部分就学习《深入理解LINUX网络技术内幕》。这本书把Linux的网络部分讲的非常清晰透彻。但是通常不做这方面的工作研究，也不用研究这么深，毕竟现在国内相关职位较少。
6. 现在Linux相关的工作，多集中在一些嵌入式开发领域，arm，mips等，要学习以下这些体系架构的的资料，了解CPU的设计和工作方式。 ARM就看对应的芯片手册，讲的很细致。MIPS就看 《see mips run》，有一二两版，两版内容有些差异，推荐都看。
7. 补充一点经验。不要认为Linux很庞大，很复杂，就觉的很难学。任何东西认真学下来都是能学会的，看你的恒心和毅力了。另外，不要走弯路，不要看 市面上讲什么Linux0.11的那些书，直接学你要学的东西。就像学C语言看什么谭浩强一样，弯路走了，力气没少花，还严重影响学习效果。

你问的内核，多给你说几句应用编程，有时候经常会需要的：
1. 学习Linux应用编程，建议看《unix环境高级编程》，把里面的例子都做一遍，会对整个Linux编程有系统都认识。
2. 针对Linux，有本 《Linux系统编程》，学完上一本，这本很快看一遍就懂了。主要是针对Linux具体懂一些内容，讲的挺全了，很实用。
3. Linux网络编程，系统的学习一下《unix网络编程.卷1,套接字联网api》，基本上网络应用相关的程序就都没问题了。

这些内容，你分几年时间，分步计划学习，就会成为Linux高手了。