linux内核源码--赵炯博士

Linux内核源码是每一位深入理解操作系统，尤其是Linux系统开发者不可或缺的学习资料。赵炯博士的内核源码注解提供了一种系统性、深入浅出的学习途径，旨在帮助那些希望探索Linux内核奥秘的朋友们。这篇注解涵盖了内核版本0.11，虽然这个版本相对较为古老，但它仍然是理解现代Linux内核设计思想和实现机制的基础。 1. **内核启动过程**：从开机自检(BIOS或UEFI)开始，引导装载程序加载内核到内存中，内核首先执行的是`start_kernel()`函数，它负责初始化内存管理、设备驱动、进程管理等核心模块。 2. **进程管理**：在Linux内核中，进程是通过`task_struct`结构体来表示的，包含了关于进程的所有状态信息。调度器是决定哪个进程获得CPU执行权的关键组件，早期的Linux调度器采用了简单轮转法，后来发展为CFS（Completely Fair Scheduler）公平调度器。 3. **内存管理**：Linux内核采用分页内存管理系统，通过页表映射虚拟地址到物理地址。`mm_struct`结构体是内存管理的核心，包含了进程的虚拟内存布局信息。此外，还有伙伴系统用于分配和回收内存块，以及slab缓存机制优化小对象的分配。 4. **文件系统**：内核中，VFS（Virtual File System）层抽象了各种不同文件系统的共性，使得上层应用可以透明地操作不同的文件系统。Linux支持多种文件系统，如EXT2、EXT3、EXT4，以及FAT、NTFS等。 5. **网络协议栈**：Linux内核实现了完整的TCP/IP协议栈，从链路层的Ethernet到传输层的TCP/UDP，再到应用层的各种协议。网络数据包的收发涉及`sk_buff`结构体，它是网络数据包的缓冲区，同时处理网络接口层和协议栈之间的数据交换。 6. **设备驱动**：设备驱动程序是内核与硬件设备交互的桥梁。它们提供了访问硬件的API，使得内核能够控制硬件设备。Linux内核支持模块化驱动，允许动态加载和卸载。 7. **中断处理**：中断是硬件向CPU发送信号的方式，中断处理程序负责响应这些信号并进行相应的处理。在Linux内核中，中断处理分为两个阶段：中断服务例程(ISR)快速响应中断，然后在下半部(kernel softirqs或底半部)完成更耗时的任务。 8. **同步原语**：为了保证多任务环境下数据的一致性，内核提供了互斥锁、信号量、自旋锁、读写锁等同步机制。这些原语确保了对共享资源的正确访问。 9. **系统调用**：系统调用是用户空间与内核空间交互的主要接口，如read、write、open、close等。通过`sys_call_table`数组，内核实现了对系统调用的处理。 赵炯博士的注解不仅解释了代码的功能，还详细阐述了背后的原理和设计决策，对于理解Linux内核的工作机制大有裨益。通过阅读这些注解，读者可以逐步掌握Linux内核的核心概念，并具备分析和修改内核的能力。无论是新手还是经验丰富的开发者，都能从中受益匪浅。