作者:korant
踏上 Linux 内核世界的探险将成为您职业生涯的一段迷人旅程。作为操作系统之心的 Linux 内核涵盖众多领域,如操作系统原理、硬件抽象以及驱动开发等。在这篇文章中,我们将一探 Linux 内核的奥秘,并为具备编程基础的技术人员提供一处学习起点。
作为核心组件,内核实现了操作系统的基本功能,如进程管理、内存管理、设备驱动、文件系统等。它是 GNU/Linux 操作系统的核心,确保整个系统的稳定性和性能。而开源让全球成千上万的开发者及维护者纷纷加入其行列,使得 Linux 内核得以在各式平台和设备上迅速壮大。
简言之,发行版就是各种软件包的集合,甚至于内核对于发行版来说,亦只是一个独立的内核包。发行版旨在为用户空间运行的程序提供系统资源。不同发行版之间的区别在于所选的软件包管理方式及其配置:
尽管许多发行版允许用户自定内核,但对于大多数用户而言,这个神秘的内核层面很少涉猎。
审视内核源码,在其世界中探险各种功能与子系统。为了获得最新版内核源代码,可以访问 https://kernel.org 感受内核之美。
同样,通过阅读内核源代码,可以增进对理论知识的理解,以及学会阅读和编写高品质的内核代码。
获取内核代码:
git clone https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git
反复琢磨内核源码,将揭开内核秘诀的神秘面纱。首先,需要完成以下几个关键步骤:
配置:挑选所需内核选项和功能。可以使用菜单驱动的配置界面 make menuconfig
或者手动编辑 .config
文件进行配置。
实际上,make menuconfig
的方式最终也会将内核配置写入 .config
文件中,可以看到 config 文件中的内容就是在配置各个层级 Makefile 中依赖的编译指令。
.config:
...
CONFIG_POSIX_TIMERS=y
CONFIG_PRINTK=y //以此为例
CONFIG_PRINTK_NMI=y
CONFIG_BUG=y
...
Makefile(fs/proc/Makefile
):
...
proc-$(CONFIG_PROC_KCORE) += kcore.o
proc-$(CONFIG_PROC_VMCORE) += vmcore.o
proc-$(CONFIG_PRINTK) += kmsg.o
proc-$(CONFIG_PROC_PAGE_MONITOR) += page.o
proc-y += sysctl_write_forbid.o
...
编译:执行 make
命令进行编译,此过程将生成内核映像(如:vmlinuz)以及编译完成的模块。
安装模块:接下来,使用 make modules_install
命令安装编译完成的模块。
安装内核映像:通过 make install
将编译好的内核映像安装到 /boot
目录下,并更新内核启动加载器(如:GRUB)的配置。
重新启动以进入新世界:最后一步,重启系统并选择新安装的内核版本进行启动。
在编译过程中,可以根据需求和硬件环境自订内核。例如,可以选择启用或禁用内核中的某个功能,优化内核以适应特定的硬件配置,或者对内核进行调试。
当然,编译内核源码可能并不是一帆风顺,但它有助于深入了解内核的工作原理及相关技术。在克服挑战后,您将在内核领域的技术之路上越走越远。
P.S.在准备编译内核时,别忘了安装一些额外的依赖软件包,如 gcc
、make
、libncurses-dev
(用于 make menuconfig
)等。
Linux 内核采用模块化设计,由一系列子系统和模块组成。就像一场探险,我们将逐一探究涉及特定功能的子系统,并了解它们在内核源代码中的关键文件路径。
arch/x86/entry/syscalls/
(以 x86 为例)sys_call_table
, SYSCALL_DEFINEx
fs/
struct file
, struct inode
mm/
struct page
, alloc_pages
, kfree
kernel/sched/
和 include/linux/sched.h
struct task_struct
, scheduler_tick
, wake_up_process
drivers/
struct device
, struct device_driver
, module_init
net/
struct socket
, struct sk_buff
, TCP
, IP
kernel/
workqueue
, jiffies
, HZ
, hrtimer
迈向 Linux 内核编程之路,你需要积累一定的知识底蕴,包括 C 语言编程、数据结构、计算机原理和计算机架构等。掌握这些神奇力量后,可以从以下几个方面揭开内核编程的神秘面纱:
参与 Linux 内核项目的过程就像融入一个充满活力的开发社区。修复 bug、提供驱动支持或添加新特性等具体工作只是社区运营的一部分。要想进入内核梦之队,提前了解其开发流程和贡献规范是必不可少的。
通过参与内核项目,你将更深入地了解内核的工作原理和开发过程。同时,还能结识到众多热衷于 Linux 内核的开发者和专家,与他们共同成长。在这个过程中,你将收获宝贵的经验,为今后在 Linux 内核领域取得成功奠定坚实基础。
要学会驾驭神奇的内核力量,丰富的学习资源是关键。以下精选资源助你迅速掌握内核的奥秘:
驾驭魔法般的 Linux 内核技能需要一个漫长的过程。在这片信息海洋汹涌澎湃的时代,探索之路永无止境。随着你对内核的理解和实践不断加深,眼前的奇妙世界将变得更加绚丽多彩。充满信心地扬帆起航吧,这片浩瀚的 Linux 内核大海将由你来驾驭。