Linux核心學習開始

      Linux是開源的作業系統，其系統所有源代碼都是開放的，這對研究作業系統是十分友善的。

        Linux核心發展至今，版本特别多，比較經典的是2.6核心。是以本文以研究 2.6核心為主。可是核心比較大，從哪裡入手是一個十分重要的問題。顯然，一開始就看核心源代碼是不切實際的，是可能被細節搞暈的。在計算機專業的課程中我們都學習過作業系統課程，對作業系統的大概功能有所了解，而那些linux核心的書也對linux核心架構作了整體上的介紹，這些都是基礎知識。也許我們沒有時間去研究清楚作業系統的每一個細節，但是我們卻可以研究我們感興趣的部分。

        面對核心源碼，最直接的一個問題就是如何編譯核心，如何安裝新核心到系統中？ 核心編譯安裝好後， 就可以加載運作了。而grub是如何加載核心的？grub是怎麼實作的？elf檔案格式是什麼樣的？進而引出程式的編譯、連結、加載等問題。研究一個開源程式的方法之一就是跟蹤調試程式，然而核心不是一般程式，不能直接調試，是以需要搭建核心調試環境。

        作業系統分為程序管理、記憶體管理、裝置管理、檔案系統、網絡等部分，針對某一子產品學習時，又會提出更多的問題。研究某一确定子產品時，可以假定其他子產品是已知的，而不必要陷入其他子產品的細節中去。

研究核心的深度也各有不同，有以下四 級别：

1. 隻看作業系統相關書藉，了解其原理，不看源碼。
2. 在源碼中能找到對應子產品的實作，了解部分技巧與細節。
3. 可以修改源碼以實作自己想要的功能。
4. 可以在核心中實作一套獨立的系統。

自頂向下的研究核心：

如程序管理這一部分，本打算從CPU加電起到程序相關資料結構初始化，程序建立，程序排程這樣一步步研究，結果發現在對源碼一無所知的情況下，看程序初始化，又陷入了中斷、檔案系統、記憶體的初始化細節中。是以打算從程序排程 程序建立開始研究。

另外，程式=資料結構+算法。

先研究資料結構(task_struct)中各字段的作用，再研究排程算法，并分析對應源代碼，從宏觀上把握程序排程架構，再從細節上逐漸深究。

現在核心大多使用面向對象的思想，可以從對象的角度考慮問題。

核心代碼較多，搞清楚核心代碼組織的結構和原理。

核心設計思考：

為什麼這麼設計？ 考慮了哪些因素？ 有什麼要求？

怎麼設計？ 這樣設計有什麼好處和壞處？

核心中的資料結構之間的關系:

同種資料結構之間如何組織？(樹，連結清單，有個連結清單的初始化的頭結點)

不同資料結構之間的關系？指針指向？用個數字辨別符，然後用hash表關聯數字與指針？

閱讀源碼的工具

核心源碼

GDB GDBTUI DDD跟蹤 source insight

SystemTap stap  kdb

靜态閱讀

修改源碼驗證一些問題

寫一些應用

下面是Linux作業系統整體架構(圖檔來源于國嵌PPT中)

Linux核心架構