用Source Insight打开linux内核源代码

 

用Source Insight打开linux内核源代码

2008-01-09 19:06

Linux的内核源代码可以从很多途径得到。一般来讲，在安装的linux系统下，/usr/src/linux目录下的东西就是内核源代码。另外还可以从互连网上下载,解压缩后文件一般也都位于linux目录下。内核源代码有很多版本，目前最新的稳定版是2.2.14。

　　许多人对于阅读Linux内核有一种恐惧感，其实大可不必。当然，象Linux内核这样大而复杂的系统代码，阅读起来确实有很多困难，但是也不象想象的那么高不可攀。只要有恒心，困难都是可以克服的。也不用担心水平不够的问题，事实上，有很多事情我们不都是从不会到会，边干边学的吗?

　　任何事情做起来都需要有方法和工具。正确的方法可以指导工作，良好的工具可以事半功倍。对于Linux 内核源代码的阅读也同样如此。下面我就把自己阅读内核源代码的一点经验介绍一下，最后介绍Window平台下的一种阅读工具。

　　对于源代码的阅读，要想比较顺利，事先最好对源代码的知识背景有一定的了解。对于linux内核源代码来讲，我认为，基本要求是:1、操作系统 的基本知识;2、对C语言比较熟悉，最好要有汇编语言的知识和GNU C对标准C的扩展的知识的了解。另外在阅读之前，还应该知道Linux内核源代码的整体分布情况。我们知道现代的操作系统一般由进程管理、内存管理、文件系统、驱动程序、网络等组成。看一下Linux内核源代码就可看出，各个目录大致对应了这些方面。Linux内核源代码的组成如下(假设相对于linux目录):

　　arch 这个子目录包含了此核心源代码所支持的硬件体系结构相关的核心代码。如对于X86平台就是i386。

　　include 这个目录包括了核心的大多数include文件。另外对于每种支持的体系结构分别有一个子目录。

　　init 此目录包含核心启动代码。

　　mm 此目录包含了所有的内存管理代码。与具体硬件体系结构相关的内存管理代码位于arch/*/mm目录下，如对应于X86的就是arch/i386/mm/fault.c 。

　　drivers 系统中所有的设备驱动都位于此目录中。它又进一步划分成几类设备驱动，每一种也有对应的子目录，如声卡的驱动对应于drivers/sound。

　　ipc 此目录包含了核心的进程间通讯代码。

　　modules 此目录包含已建好可动态加载的模块。

　　fs Linux支持的文件系统代码。不同的文件系统有不同的子目录对应，如ext2文件系统对应的就是ext2子目录。

　　kernel 主要核心代码。同时与处理器结构相关代码都放在arch/*/kernel目录下。

　　net 核心的网络部分代码。里面的每个子目录对应于网络的一个方面。

　　lib 此目录包含了核心的库代码。与处理器结构相关库代码被放在arch/*/lib/目录下。

　　scripts此目录包含用于配置核心的脚本文件。

　　Documentation 此目录是一些文档，起参考作用。

　　清楚了源代码的结构组成后就可以着手阅读。对于阅读方法或者说顺序，有所谓的纵向与横向之分。所谓纵向就是顺着程序的执行顺序逐步进行;所谓横 向，就是分模块进行。其实他们之间不是绝对的，而是经常结合在一起进行。对于Linux源代码来讲，启动的代码就可以顺着linux的启动顺序一步一步来，它的大致流程如下(以X86平台为例):

　　./larch/i386/boot/bootSect.S-->./larch/i386/boot/setup.S-->. /larch/i386/kernel/head.S-->./init/main.c中的start_kernel()。而对于象内存管理等部分，则可以单独拿出来进行阅读分析。我的体会是:开始最好按顺序阅读启动代码，然后进行专题阅读，如进程部分，内存管理部分等。在每个功能函数内部应该一步步来。实际上这是一个反复的过程，不可能读一遍就理解。     

安 装Source Insight并启动程序，可以进入图1界面。在工具条上有几个值得注意的地方，如图所示，图中内凹左边的是工程按钮，用于显示工程窗口的情况；右边的那个按钮按下去将会显示一个窗口，里边提供光标所在的函数体内对其他函数的调用图，通过点击该窗体里那些函数就可以进入该函数所在的地方。

图1 Source Insight界面图

由 于Source Insight实质上是一个支持多种开发语言（java,c ,c++等等）的编辑器，只不过由于其查找、定位、彩色显示等功能的强大，而被我们当成源代码阅读工具使用。所以，为了有效的阅读源程序，首先必须选择功能菜单上的 “Project”选项的子菜单“New Project”新建一个项目，项目名称可以自由选定，当然也可以选择删除（Remove）一个项目。当删除一个项目的时候，并不删除原有的源代码文件, 只是将该软件生成的那些工程辅助文件删除。设定之后，将会弹出一个对话框如图2，接受默认选择，如果，硬盘空间足够，可以将第一个复选框选上，该选项将会需要与源代码大致同等的空间来建立一个本地数据库以加快查找的速度。
图2 工程设置

点 击“OK”按钮，接受选择后，将会有一个新的对话框弹出，在这个对话框里，可以选择将要阅读的文件加入工程，一种方式是通过在File Name中输入要阅读源代码文件的名称，点击“Add”按钮将其加入，也可以通过其中“Add All”和“Add Tree”两个按钮可以将选中目录的所有文件加入到工程中，其中“Add All”选项会提示加入顶层文件和递归加入所有文件两种方式，而“Add Tree”相当于“Add All”选项的递归加入所有文件，可以根据需要使用，就我来说，更喜欢“Add Tree”一些。由于该程序采用了部分打开文件的方式，没有用到的文件不会打开，所以，加入数千个文件也不用担心加入的文件超出程序的所能容忍的最大值，我就是采用“Add Tree”的方式将Linux2.4内核的四千五百九十一个文件加入的。
图3 添加文件

加入文件后，点击一个文件，可以出现使用界面，如图4所示，其中，右边的那个窗口（Linux Project，即工程窗口）缺省按照字母顺序列出当前工程中所有的文件。
图4 工作窗口

点 击一个文件就可以打开该文件，显示如图5所示，进入到右边的那个窗口分别可以以文件列表的方式，列出所有的文件，每个窗体下边有一排按钮，左边的窗口（21142.c）从左至右分别为：按字母顺序排列所有标记、按照文件中行数顺序排列标记、按照类型排列标记、浏览本地文件标记、标记窗口属性。右边的窗口（Linux Project）从左至右分别为：按字母顺序文件列表、显示文件夹、按照文件类型归类文件、全部文件的所有标记列表、按照标记类型归类标记、跳转到定义处、显示标记信息、浏览工程标记、查找函数调用、工程属性，其中全部文件的所有标记列表选项可能要一段时间抽取标记，同步到数据库去，如果开始选择了建立标记数据库，将会在今后节省同步时间，最有用的莫过于浏览标记信息和查找函数调用，前者可以通过“Jump”按钮在不同的地方查找同样的标志，还可以通过 “Reference”按钮结合后者进行全局的标记查找。
Reference 功能是Source Insight的特色之一，它可以在速度极快的在整个工程中找到所有的标记，并且在该行程序的前边加上红色箭头的小按钮链接上。图6是一个 Reference搜索后的结果，它可以有两种模式，一种集中显示结果，图6显示的就是这种模式，在这种模式下，可以通过前边的红色箭头小按钮进入另外一种模式，该标记的具体的所在处，也可以通过标记的具体所在处点击红色箭头小按钮进入警种模式，还可以通过工具条上的两个红色小箭头直接在第二种模式下前后移动，察看相应信息。它的这个强大的功能使得阅读Linux源程序有如神助。但是要注意的是，当进行了第二次“Reference”时，它会提示你将结果集附加在第一个结果集的后边还是取代第一个结果集。如果选择前者，不能对结果集根据前后两次搜索结果进行分类，然后在其子类里进行移动，只能在整个结果集里移动；如果，选择后者，结果集将会被替换为第二次搜索的结果，略微有些不方便。
图6 Reference的搜索结果

当 然，Source Insight 还提供了一些其他常见的便利。比如:右键菜单几乎包含了程序的所有功能，可以在编辑窗口为程序加上行号，还可以统计整个工程的程序行数,当然还有功能强大却用不上自动完成功能，似乎连它的30天试用期也是别有用心――可以迫使你尽可能快速的阅读源程序，其他一些技巧大家可以在使用过程中慢慢摸索。怎么样？爱好读源代码的朋友，不妨马上去下载一个，去开始我们的Linux内核探险之旅吧