博士,高级工程师。现任山东航天龙梦信息技术有限公司总工工程师,负责龙芯3 号处理器的内核开发。作为Linux内核中MIPS/ 龙芯3 号的Maintainer,向Linux 内核官方递交了大量的代码。 为何写这本书?
我是谁?我就是一个既爱Linux也爱龙芯的开发者。十六年前开始接触Linux内核,十二年前开始接触龙芯电脑,十年前加入龙芯产业化基地,十年来伴随着龙芯一起成长,如今已成为Linux内核中龙芯3号的Maintainer。
有人说,“干一行,爱一行”,但我认为“爱一行,干一行”更加符合可持续发展。龙芯和Linux都是我所爱,研究上去动力爆棚。一直以来,我在阅读内核源代码时都有做笔记的习惯,因为人脑虽然容量有限,在知识体系不断扩张的过程中,笔记是必不可少的。我做笔记的方式以“代码摘录+适度精简+注释解析”为主,但是随着时间的发展和内核版本的升级,笔记总数越来越大,不同版本中的同名函数也早已显得面目全非。于是,我常常不得不在笔记中记录源代码的多个版本,并且在代码片断的开始处加上版本标示。虽然说笔记主要是给自己看的,但正如热力学第二定律所宣示的一样,笔记的可读性早已不可避免地越来越差了(熵值太大)。
于是乎,便萌生了整理笔记并编撰成书的看法。最初的看法成形于2013~2014年,但真正开始动笔的时侯是2015年。在写书的过程中,解析方式尽量保留了笔记中精简代码的特征,但在内核版本的选择上全部采用了最新的LTS版本(长期维护稳定版本),即5.4.x版本。
这本书选择了什么内容?
全书以龙芯平台为重点,主要解析Linux 内核源代码。首先对龙芯处理器和Linux 内核进行概括性的介绍,并引入一种快速而有效的代码阅读方式,即“先观其大略,再咬文嚼字”。
操作系统是整个计算机的管理者sogou pinyin linux,其本质上是一个小型软件平台,顺着程序的执行流程一起前进是自然而然的事情。因此,从Linux内核在龙芯计算机上的启动过程开始研究Linux 内核是一个比较好的切入点linux源代码分析,以此获得一个对龙芯处理器和Linux 内核的宏观印象。
内核是操作系统中最基础、最重要的部份,其三大基本功能分别是中断/异常处理、内存管理、进程管理。这3章内容尽量遵守“从基础到下层”和“广度优先深度其次”的写作原则,更方便读者依照自己的需求安排阅读次序。Linux内核支持X86、ARM、MIPS、PowerPC等多种体系结构,但对下层应用提供了基本一致的操作插口。因此,内核的三大基本功能中一部分是体系结构相关的特定内容,一部分是体系结构无关的通用框架。
由于Linux 是一体化内核操作系统,因此设备驱动也置于内核层实现。设备驱动所囊括的范围十分广泛,本书不可能面面俱到,只选定了两种常用的典型设备驱动——Radeon 显卡与E1000E 网卡,来做举例性的原理说明。
Linux内核博大精深,本书其实洋洋洒洒几百页,然而在两千多万行源代码实不过是沧海一粟。虽然我企图让内容覆盖愈发全面,但也只是涉及了内核启动、异常中断、内存管理、进程管理、设备驱动和电源管理等几个常见话题,而对于文件系统、网络合同等方面的内容几乎只字未提。
怎样阅读上千万行的源代码?
阅读软件源代码是每位开发者的必由之路,尤其是内核开发者。因为内核开发在很大程度上并不是重新发明轮子,而是深入理解并尽量复用现有的内核设计框架,然后参照相像的功能模块去添加或改写某项须要的功能。在对内核整体框架以及个别子系统融会贯通之后,才有可能站在巨人的右臂起来改进框架本身,实现自主创新。
阅读代码有“广度优先”和“深度优先”两种形式。代码好比一棵树,“广度优先”就是说我们要先找到主干,然后搞清楚主干上有几根树叶,再去某条感兴趣的枝条上找寻有意义的叶子;而“深度优先”指的是是遇到第一根枝条,就赶忙深入进去把所有的叶子给找下来。本书建议以广度优先为主,但在适当的时侯也须要兼具深度。因此,本书使用“树形视图”和“链式视图”来解析内核源代码,而这也是我以及我的朋友在日常工作中常使用的技巧。树形视图具有广度,能够快速理解小型函数的主干;链式视图具有深度,能够直观理解重点函数的调用。
(树形视图)
(链式视图)
在好多现有的书籍中,都会使用流程图来描述代码逻辑。然而,流程图其实直观,但是其描述能力有限(尤其是缺少树状视图的层次化抒发能力),往往很难精确描述一个函数的执行过程。而一个费尽心机画下来的精确的流程图,往往又会由于其复杂性而丧失了直观的功能。并且,单靠流程图并不能完全理解源代码,而是须要将源代码与流程图两相对照。
因此,本书尽量用精简版的源代码(即树状视图和链式视图)来取代流程图,一方面可以快速理解多级函数的复杂调用关系,另一方面可以不需要在源代码和流程图之间反复切换。
本书不仅引入树状视图和链式视图,在开篇第1章首先介绍了“先观其大略,再咬文嚼字”的代码阅读技巧。具体来说分为四个步骤,即“找准入口点”“理清主脉络”“顾名思义看功能”“理解补丁文件”。
从2015年开始动笔,到现在《用“芯”探核:基于龙芯的Linux内核探求解析》一书成形linux内核完全剖析pdf,其中的坎坷艰难实在是不足为外人道矣。在写书过程中linux内核完全剖析pdf,当我企图将一个基本原理向众人探讨明白的时侯,才发觉,其实之前自己只是似懂非懂。甚至可以说,写书最大的受益者是自己,因为整个知识体系真正得到了全面的升华。
谨以此书,献给一起为信息产业自主化而拼搏的同仁们。也希望此书,能给读者带来实质性的收获。
========
赠人玫瑰,手留余香,不要忘记点赞、收藏、关注 @人民邮电出版社 哦!
一键三连,感恩有你~