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Kernel Study

news 2025/8/21 13:26:32

👌 那我给你整理一个 Linux 内核学习实践路线图（适合初学者），保证能从零走到能读懂和修改内核代码。

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🐧 Linux 内核学习实践路线图

阶段 0：准备环境
1. 选择版本
• 入门推荐：Linux 2.6.34 ~ 2.6.39（代码量小，资料多，适合学习经典机制）
• 进阶可用：Linux 5.x/6.x（更现代）
👉 你现在在玩 2.6.34，非常适合入门。
2. 开发环境
• Host：Ubuntu 24.04 / CentOS 6.10（你已有）
• VM/模拟器：QEMU + GDB（推荐）
• 工具链：gcc、make、gdb、qemu-system-x86_64

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阶段 1：热身练习（1~2 周）

🔧 目标：熟悉内核构建和内核模块。
1. 编译和启动内核
• 下载 Linux 内核源码，配置精简内核：

make menuconfig
make -j$(nproc) bzImage

•	用 QEMU 启动：

qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86/boot/bzImage -append “console=ttyS0” -nographic

2.	第一个内核模块（Hello World）
•	编写 hello.c：

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>

static int __init hello_init(void) {
printk(KERN_INFO “Hello, Kernel World!\n”);
return 0;
}

static void __exit hello_exit(void) {
printk(KERN_INFO “Goodbye, Kernel World!\n”);
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

MODULE_LICENSE(“GPL”);

•	编译 & 插入：

make -C /lib/modules/ $(u nam e - r) / b u i l d M =$ PWD modules
sudo insmod hello.ko
sudo rmmod hello
dmesg | tail

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阶段 2：理解内核机制（3~4 周）

🔧 目标：从模块走向修改内核代码。
1. 系统调用实验
• 在内核中添加一个 sys_helloworld 系统调用。
• 用户空间通过 syscall() 调用它。
• 学习：内核态 <-> 用户态的桥梁。
2. 进程与调度
• 修改 kernel/sched.c，在调度器里打印进程信息。
• 熟悉 task_struct。
• 学习如何查看进程创建（fork/exec）流程。
3. 内存管理
• 写一个模块，测试 kmalloc / kfree。
• 打印物理页信息（/proc/kpagecount）。
• 学习页表映射（highmem/lowmem）。
4. 文件系统
• 在 /proc 下添加自定义入口：

struct proc_dir_entry *entry = proc_create(“myinfo”, 0, NULL, &fops);

•	cat /proc/myinfo → 输出内核数据。

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阶段 3：进阶实验（4~6 周）

🔧 目标：掌握一个子系统的核心原理。
1. 字符设备驱动
• 写一个简单的 mychardev，支持 open/read/write/ioctl。
• 用户空间用 cat /dev/mychardev 测试。
2. 中断处理
• 注册一个软中断/定时器中断，打印日志。
• 学习中断上下文和 tasklet。
3. 内核调试
• 用 gdb 远程调试内核：

qemu-system-x86_64 -s -S -kernel bzImage …
gdb vmlinux
(gdb) target remote :1234
(gdb) b start_kernel
(gdb) c

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阶段 4：深入一个子系统（长期）

🔧 目标：能真正读懂和分析源码。
• 进程管理：task_struct、调度器、信号
• 内存管理：伙伴系统、slab/slub、缺页异常
• 文件系统：VFS、ext2/3/4
• 网络协议栈：socket、TCP/IP 实现

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阶段 5：项目实战
1. 内核功能扩展
• 实现一个新的 /proc 接口，输出系统负载信息。
• 修改 sys_open，统计系统调用次数。
2. 驱动开发
• 写一个虚拟块设备（模拟硬盘）。
• 写一个 LED/串口驱动（在树莓派上）。

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📚 学习资料
• 《Linux 内核设计与实现》（入门必读）
• 《深入理解 Linux 内核》（深入原理）
• 《Linux Device Drivers》（驱动必备）
• LWN Kernel 系列文章

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👉 总结：
• 1 个月：会写模块 + 改 syscall
• 2~3 个月：能读懂调度/内存管理源码
• 半年：能写驱动，改子系统

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要不要我给你做一个循序渐进的实验清单（比如第 1 周做 Hello Module，第 2 周改 syscall，第 3 周调度实验……）？这样你能像做项目一样推进。