linux内核探秘pdf_第五章 Linux内核探秘.pdf

技术成就梦想

Linux 内核探秘

本课程的内容很简单，分析透彻一个简单的文件系统，分析透彻一个设备驱动，

课后检验和作业也简单，学习者独立写一个简单文件系统，独立写一个设备驱动。

如果完成课程，达到课后目标，相信我，你已经超过了国内主流公司绝大多数人

的内核水准。

老师致学习者的话：

我认为，计算机技术层面可以分为系统和架构、语言和编译、OS。而系统内核

无疑是其中最有难度，学习路径最陡峭的一部分。各位既然选择业余时间来学习

这门艰深的课程，想必对自己有所期许，也有投入的计划。诚实的说，本课程确

实不是容易通过的，但对有志向的各位来说，如果很容易通过，那么别人也会很

容易。既然大家都容易得到，那么价值就大打折扣了。由此有志于此的学习者需

要做好挑战的准备。

老师只是课程的引导者，而非代替学习者实践和思考的人。学习者可以利用网络

搜索和自行发现答案，我想这一定可以大大提升学习者的信心。

本课程不需要太多内核方面的知识。毕竟这是一门从基础开始的课程。基本的 c

语言编程知识还是需要的，起码要编译过内核，能配置内核编译的选项。

本课程的内容设置和典型的教科书不同，也和其它类似的教程不同，课程设置完

全反应了老师的思考和对国内工业界现实的理解。将 OS 内核分为基础层面和应

用层面是作者的一个创造，也是导引学习者快速入门和学以致用的关键。本课程

包括对 OS 内存和任务调度的应用，但并不包括这些的原理。因为老师并不认为

知识的堆彻就可以加深理解和思考，学习—应用—创新—再学习是作者理解的

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最好路径。如果能学以致用，就已经达到很深的程度。毕竟这只是起步阶段，太

多的知识只会打击初学者的信心。

虽然课程有大量的学习内容，但课程的目的不是为了掌握某些知识，而是为了了

解学习的方法，再进一步了解思考的方式。我一直认为，独立学习是重要的，而

独立思考能力是最重要的。所以课程作业可能和课程的内容并没关系，甚至是课

程里面完全没有的内容。没问题，如果深入思考，作业不会超过初学者可以达到

的水准，而找到答案的学习者，会发现已经找到了自己的学习之路。

课程大纲：

第 1 课前言(第一阶段：基础知识)

国内内核应用的现状

各大公司内核应用情况的介绍(百度、阿里、腾讯、IBM、intel、华为等)

国内普遍的内核应用模式和问题

内核在当前的主流应用

云计算和虚拟化中内核的应用

设备开发中驱动的开发

分布式系统应用：分布式文件系统，

如何学习内核

带着使用的目的学习内核，边学边用，学以致用

阅读和修改活着的代码，而非读书籍

以培养阅读代码的能力为主，而非具体知识的学习

内核基础层的范畴

内核基础层和应用层的划分逻辑

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从代码量和应用模式理解应用层和基础

学习方法和内容

切勿贪大求全，聚焦关键应用领域

奠定基础，循序渐进

兴趣是第一驱动力

本课程提出的学习方法和内容

第 2 课内核基础层数据结构(第一阶段：基础知识)

内核数据结构

双向链表

Hash 链表

单向链表

红黑树

Radix 树

内核同步机制

自旋锁

内核信号量

自旋锁和内核信号量的区别

原子变量

completion

每 CPU 变量

RCU 无锁机制

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第 3 课内核基础层提供的服务

内核中使用内存

Linux 内存管理基础-伙伴系统和 slab

从伙伴系统申请内存

从 slab 系统申请内存

内核中的任务调度

内核中进程调度的目的和应用范围

从