Learn Linux Kernel

Learn Linux Kernel

  1. 了解操作系统基本概念。如果不会，可以学习《操作系统：设计与实现》Andrew S.Tanenbaum 写的那本。以MINIX为例子讲解操作系统的概念。非常推荐。
  2. 有了操作系统的基本概念以后，可以了解Linux的机制了。推荐《Linux内核设计与实现》Robert Love 写的。这本书从概念上讲解了Linux有什么，他们是怎么运行的。这本书要反复认真看透。
  3. 有了Linux内核的了解，还需要具体研究Linux内核源码。经典的就是《深入理解Linux内核》Daniel P. Bovet 写的。学习这本书的时候，要对着内核代码看着学。这本书学起来相当费力了，那么多多代码要研究。不过这本书如果学明白了，恭喜你，Linux内核你已经很熟悉了。
  4. 如果要开发设备驱动，可以学习《linux设备驱动程序》O’Reilly出版社的。这本作为驱动的入门是很好的资料。另外还有一本《精通Linux 驱动程序开发》也是不错的教材，可以参考着看。学习驱动，免不了要学习一些硬件的协议和资料，研究哪个就找到相应的硬件文档，把硬件的工作原理搞明白。这些就不细说了。
  5. 网络部分，学些Linux网络部分就学习《深入理解LINUX网络技术内幕》。这本书把Linux的网络部分讲的非常清晰透彻。

更高效的Linux Kernel学习路径建议

1. 基础准备

• 先决知识：
• C 语言（指针、内存管理、结构体）。
• 操作系统基础（进程/线程、虚拟内存、文件系统）。
• Linux 基础命令（gcc、gdb、make）。

• 推荐资源：
• 书籍：《Linux Kernel Development》（Robert Love）、《Operating Systems: Three Easy Pieces》。
• 在线课程：CS 140: Operating Systems (Stanford)。

2. 内核代码实践

• 官方源码 + QEMU 调试：

# 下载最新内核
git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git
cd linux
# 编译并运行最小系统
make defconfig
make -j$(nproc)
qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86/boot/bzImage -append "console=ttyS0" -nographic

• 调试技巧：
◦ 使用 gdb + QEMU 单步跟踪内核启动：

qemu-system-x86_64 -kernel bzImage -s -S -append "nokaslr"
gdb vmlinux
(gdb) target remote :1234

• 推荐实验：
• 编写一个简单字符设备驱动（参考 samples/char/）。
• 修改进程调度策略（kernel/sched/）。

3. 深度专题学习

• 核心子系统：

子系统 学习重点 代码路径
进程管理 task_struct、调度算法 kernel/sched/
内存管理 页表、SLAB 分配器、缺页异常 mm/
文件系统 VFS、Ext4/Btrfs 实现 fs/
网络栈 TCP/IP 协议栈、Netfilter net/

• 高级工具：
• BPF：动态追踪内核（BCC 工具集）。
• ftrace：分析函数调用关系：

echo function > /sys/kernel/debug/tracing/current_tracer
cat trace

4. 社区与开源

• 参与实际开发：
• 从修复简单 Bug 开始（标记为 good first issue 的 内核邮件列表）。
• 提交补丁到 Kernel Newbies。

• 推荐项目：
• Linux Kernel Module Programming Guide（现代版驱动开发指南）。
• OSDEV Wiki（自制小型 OS 的实践）。

三、学习路线图

graph LR
A[基础: C语言 + OS原理] --> B[环境: QEMU + GDB]
B --> C[实验: 驱动 + 子系统]
C --> D[进阶: BPF/性能优化]
D --> E[贡献: 内核补丁]

四、总结

• linux-kernel-labs 适合快速上手基础实验，但需配合其他资源深化学习。
• 更推荐的方式：

  1. 通过官方源码 + QEMU 调试理解核心机制。
  2. 选择感兴趣的子系统深入阅读代码（如文件系统或网络）。
  3. 用 BPF/ftrace 进行动态分析。
  4. 参与实际开发（哪怕是最小的补丁）。

如果需要具体某个子系统（如内存管理）的学习资源或实验示例，可以进一步探讨！