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成为Linux内核高手的四个方法

我曾经问别人如何开始内核编程的学习,他们基本上都说:①如果你不需要了解内核是如何为你工作的,你为何要尝试呢?②你应该订阅Linux内核邮件列表,然后努力去理解。③如果你不去编写针对Linux内核的代码,你就是在浪费时间。

这些对我一点儿帮助都没有。所以我在这里列举了一些可行的方法,他们是有关操作系统和Linux内核是怎样在你的项目里工作的,而且还很有趣。虽然我知道得并不多,但至少比我做这些之前了解了更多。

对于下面这几个途径,你只需要了解一些C语言和汇编语言(至少要会复制粘贴)。我会写一些小的C程序,还会用汇编来上课,虽然这些我都忘得差不多了。

方法一:编写你自己的操作系统

这看起来是一个相当可怕的方法。但事实上并不是!我是从rustboot这个项目开始的,重要的是它已经可以工作了。然后我会做一些简单的事情,比如让屏幕由红色变为蓝色,打印字符到屏幕,持续获取键盘中断来工作。

MikeOS是我另一个有趣的开始。请记住,你的操作系统没有必要做得很大很专业——如果你能够让它把屏幕颜色由红色变为紫色或者让它打印一首视,你就算成功了。

你一定会想使用一个仿真器去运行你的操作系统,比如qemu。OSDev wiki同样是一个很有用的网站——上面有很多你会碰到的常见的问题。

方法二:编写写一些内核模块!

如果你已经准备运行Linux了,那么再写一些内核模块就会是相当相当容易的,即使他们什么都不会做。

这里有一个能够打印“Hello, hacker school!”到内核日志的模块源代码。它只有18行代码。基本上你只需要编写一个init进程和一个cleanup函数就可以了。我并不知道__init和_exit这两个宏命令做了些什么,但是我会使用他们!

编写一个有一定功能的内核模块是比较难的。我做这个的时候,都是先决定要完成的功能(比如打印一个信息给每一个经过内核的数据包),然后回去阅读一些Kernel Newbies上的东西,再大量地使用谷歌来搜索,再复制和粘贴大量的代码来搞明白究竟该怎样去编写它。这里有几个内核模块的例子,我把他们放在了kernel-module-fun项目里。

方法三:参加一次Linux内核实习!

Linux内核团队参与了GNOME女性拓展实习项目。它是惊人、奇妙并且令人非常愉快的一个活动。这意味着,如果你是一个女人并且愿意花费三个月时间在内核开发上,你就能参与内核的开发,并且不需要任何的经验,还能得到一些报酬(5000美元)。在Kernel Newbies上有关于它的介绍。

如果你对此感兴趣,那会是非常值得去申请的——你能够为内核做一个格式化的补丁,这非常有趣。Sarah Sharp是一个Linux内核开发人员,她在协调这个活动而且她本人也是非常热心的。你可以阅读她的这篇博客文章,讲述了在第一轮里137个补丁是怎样被允许加入到内核中去的。这些补丁也将会是你提供的!查看申请说明!

如果你不是一个女生,那么可以选择Google Summer of Code这个相似的活动。(编注:这句话可能会引起女程序员的反感)

方法四:阅读内核源码

这听起来像是最糟糕的建议——“想要去了解内核是如何工作的就去看源代码,太蠢了”

但事实上这个方法是非常有趣。你并不需要了解一切东西。当遇到无法理解的东西时,我就会感到无能为力,但是我告诉人们的时候,每个人都会说:“嗯,这就是传说中的Linux内核,你不能理解很正常!”

我的朋友Dave最近给了我一个网站LXR,在里面你可以阅读到内核的资源,而且还提供了大量有用的引用链接。比如,如果你想要了解chmod这个命令的系统调用,你可以在the chmod_common definition页面看到有关于它在Linux内核里的定义!

这里是部分chmod_common的部分代码,其中有一些我写的注释:

01
static int chmod_common(struct path *path, umode_t mode)
02
{
03
    struct inode *inode = path->dentry->d_inode;
04
    struct iattr newattrs;
05
    int error;
06
  
07
    // 不知道这是在干什么
08
    error = mnt_want_write(path->mnt);
09
    if (error)
10
        return error;
11
  
12
    // 互斥锁!避免出现冲突现象!=D
13
    mutex_lock(&inode->i_mutex);
14
  
15
    // 我猜这是在检查是否能使用chmod
16
    error = security_path_chmod(path, mode);
17
    if (error)
18
        goto out_unlock;
19
    // 我猜这是在改变mode的值
20
    newattrs.ia_mode = (mode & S_IALLUGO) | (inode->i_mode & ~IALLUGO);
21
    newattrs.ia_valid = ATTR_MODE | ATTR_CTIME;
22
    error = notify_change(path->dentry, &newattrs);
23
out_unlock:
24
    mutex_unlock(&inode->i_mutex); // 完成时就解除互斥锁
25
    mnt_drop_write(path->mnt); // ???
26
    return error;
27
}

我觉得这个过程是很有趣的,而且也帮助了我阐明了内核的意义。我发现我所阅读的代码大多都是生涩难懂的,但是也有一些(比如chmod的代码)是可以理解的。

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