Linux 内核学习笔记

Linux 内核学习笔记系列，整理《深入理解 Linux 内核》（第三版，以下简称 ULK3）、《Linux 内核设计与实现》（原书第 3 版，以下简称 LKD3）和《深入 Linux 内核架构》（以下简称 PLKA）相关章节的联系以及个人理解。

引言

本文将作为 Linux 内核学习笔记系列的目录。原计划用一年时间，初步阅读这三本书籍，逐渐完善相关学习笔记。现在正式宣告计划破产，之后不定期填坑（逃

这三本讲解 Linux 内核的经典书籍，都基于 Linux 2.6 版本的内核。ULK3 基于 Linux 2.6.11 版本，LKD3 基于 Linux 2.6.34 版本，PLKA 基于 Linux 2.6.24 版本。

虽然书中很多内容已经过时，但对于入门内核来说还是非常不错的选择。2.6 版本的 Linux 内核源码可以在 https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/ 上下载，本系列学习笔记将基于 2.6.34 版本。

注意，本系列学习笔记只记录根据三本书籍整理的内容，即到 Linux 2.6.34 为止，且仅针对 x86 体系结构，学习笔记中的不少内容可能已经不适用于现在的内核。

手册

在阅读源码的过程中，可能需要查询下列手册/官方文档：

• GCC 在线文档（包括 GCC、CPP 等）
• GNU Binutils 在线文档（包括 ld、as 等）
• GNU 在线文档（除了上述两个，还包括 Make 等）
• Linux Kernel 在线文档

下面是我根据手册部分章节整理的知识点：

• 宏的陷阱和使用技巧
• 预定义宏
• 动态调试

目录

我倾向于将这三本书联系起来阅读，先看 LKD3，然后结合着看另外两本，某些章节 ULK3 更容易理解，某些则是 PLKA 更容易理解。

下面根据个人理解，列出三本书相关章节的联系以及阅读顺序。其中某些标题具有包含的关系，如”文件系统“包含”虚拟文件系统“，但考虑到其内容较多，所以单独拿出来。不论按什么顺序阅读，不同章节之间总是存在一定的交叉引用，很无奈。

内核简介

1. LKD3 第 1 章：Linux 内核简介
2. ULK3 第 一 章：绪论
3. PLKA 第 1 章：简介和概述

• Linux 内核基础
• Linux 内核常见函数/宏

内核开发

1. LKD3 第 2 章：从内核出发
2. LKD3 第 18 章：调试
3. LKD3 第 19 章：可移植性
4. LKD3 第 20 章：补丁、开发和社区
5. PLKA 附录 A：体系结构相关知识
6. PLKA 附录 B：使用源代码
7. PLKA 附录 F：内核开发过程

• 内核编译和调试
• 体系结构相关知识
• 内核开发相关知识

GCC 扩展语法和内核数据结构

1. LKD3 第 6 章：内核数据结构
2. PLKA 附录 C：有关 C 语言的注记

• GCC 扩展语法
• 内核位图
• 内核链表
• 内核散列表
• 内核队列
• 内核红黑树
• 内核基数树
• 内核映射

内存管理

1. LKD3 第 12 章：内存管理
2. ULK3 第 二 章：内存寻址
3. ULK3 第 八 章：内存管理
4. PLKA 第 3 章：内存管理

• 内存寻址
• 内存模型
• 伙伴系统
• per-CPU 高速缓存
• 连续页框的管理
• 内存映射
• 非连续页框的管理
• slab 分配器
• 内存管理初始化
• bootmem 分配器
• 内存管理补充

进程管理

1. LKD3 第 3 章：进程管理
2. LKD3 第 4 章：进程调度
3. ULK3 第 三 章：进程
4. ULK3 第 七 章：进程调度
5. PLKA 第 2 章：进程管理和调度

进程地址空间

1. LKD3 第 15 章：进程地址空间
2. ULK 第 九 章：进程地址空间
3. PLKA 第 4 章：进程虚拟内存

系统调用

1. LKD3 第 5 章：系统调用
2. ULK3 第 十 章：系统调用
3. PLKA 第 13 章；系统调用

中断

1. LKD3 第 7 章：中断和中断处理
2. LKD3 第 8 章：下半部和推后执行的工作
3. ULK3 第 四 章：中断和异常
4. PLKA 第 14 章：内核活动

内核同步

1. LKD3 第 9 章：内核同步介绍
2. LKD3 第 10 章：内核同步方法
3. ULK3 第 五 章：内核同步
4. PLKA 第 5 章：锁与进程间通信（5.1 和 5.2）

时间管理

1. LKD3 第 11 章：定时器和时间管理
2. ULK3 第 六 章：定时测量
3. PLKA 第 15 章：时间管理

虚拟文件系统

1. LKD3 第 13 章：虚拟文件系统
2. ULK3 第 十二 章：虚拟文件系统
3. PLKA 第 8 章：虚拟文件系统

高速缓存

1. LKD3 第 16 章：页高速缓存和页回写
2. ULK3 第 十五 章：页高速缓存
3. PLKA 第 16 章：页缓存和块缓存
4. PLKA 第 17 章：数据同步

回收页框

1. ULK3 第 十七 章：回收页框
2. PLKA 第 18 章：页面回收和页交换

文件系统

1. ULK3 第 十六 章：访问文件
2. ULK3 第 十八 章：Ext2 和 Ext3 文件系统
3. PLKA 第 9 章：Ext 文件系统族
4. PLKA 第 10 章：无持久存储的文件系统
5. PLKA 第 11 章：扩展属性和访问控制表

设备驱动程序

1. LKD3 第 14 章：块 I/O 层
2. ULK3 第 十三 章：I/O 体系结构和设备驱动程序
3. ULK3 第 十四 章：块设备驱动程序
4. PLKA 第 6 章：设备驱动程序

模块

1. LKD3 第 17 章：设备与模块
2. ULK3 附录 二：模块
3. PLKA 第 7 章：模块

进程间通信

1. ULK3 第 十一 章：信号
2. ULK3 第 十九章：进程通信
3. PLKA 第 5 章：锁与进程间通信（其余部分）

程序的执行

1. ULK3 第 二十 章：程序的执行
2. PLKA 附录 E：ELF 二进制格式

系统启动

1. ULK3 附录 一：系统启动
2. PLKA 附录 D：系统启动

其他内容

1. PLKA 第 12 章：网络
2. PLKA 第 19 章：审计

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