学习指导：关于Linux内核学习的误区
作者：bingao 来源：赛迪网技术社区
先说句正经的：其实我没资格写这篇文章，因为自己也就一两个月以来才开始有所领悟的。因此，这里和其说是关于Linux内核学习的经验，不如说是自己的教训吧，希望不要扔鸡蛋砸我^_^
常常有人问：我想学习内核，需要什么基础吗？Linus Torvalds本人是这样回答的：你必须使用过Linux. 这个……还是有点太泛了吧，我想下面几个基础可能还是需要的，尽管不一定必需：
1， 关于操作系统理论的最初级的知识。不必通读并理解《操作系统概念》《现代操作系统》等巨著，但总要知道分时（time-shared）和实时（real-time）的差别是什么，进程是个什么东西，CPU和系统总线、内存的关系（非常粗略即可），等等。
2， 关于C语言。不必已非常精通C语言，只要能熟练编写C程式，能看懂链表、散列表等数据结构的C实现，用过gcc编译器，就能了。当然，如果已精通C语言显然是大占便宜的。
3， 关于CPU的知识。这块儿能在学习内核过程中补，但这样的话你就需要看讲解非常周详的书，比方后面将会提到的《情景分析》。你是否熟悉Intel 80386 CPU？尝试着回答这几个问题来判断一下：1）说出80386的中断门和陷阱门的差别；2）说出保护模式和实模式的差别；3）多处理器机器上，普通的读-改-写回一块内存这样的动作，为什么需要特别的手段来保护。等等。讲解基于其他CPU的Linux内核的书，目前好象只有一本《IA64Linux内核：设计和实现》──也还是Intel的，其他都是讲解基于IA32的。
以上算是知识方面吧，如果还要再补充一条，我想就是：动手编译过内核。
好了，我们接下来走。好多人装上Linux之后，第一件事找到内核源码所在的路径，打开一个C程式文件，开始哗哗哗翻页，看看大名鼎鼎的Linux内核代码到底长啥模样──然后关闭。这是可理解的，但却不是学习的方法。刚开始，必须从读书入手。至少要对内核有一个Overview之后，才有可能带着问题去试图阅读原始码本身。 下面就讲一下我读过的几本书：
1、《Linux内核设计和实现》，英文名Linux Kernel Development（所以有人叫他LKD），机械工业出版社，￥35， 美国Robert Love著，陈莉君译者。 评说：此书是当今首屈一指的入门最佳图书。作者是为2.6内核加入了抢占的人，对调度部分非常精通，而调度是整个系统的核心，因此本书是非常权威的。这本书讲解浅显易懂，全书没有列举一条汇编语句，不过给出了整个Linux操作系统2.6内核的概观，使你能通过阅读迅速获得一个overview.而且对内核中较为混乱的部分（如下半部），他的讲解是最透彻的。对没怎么深入内核的人来说，这是强烈推荐的一本书。
翻译：翻译水平、负责任程度都不错，不过印刷存在一些错误。买了此书的朋友能参考我在Linux高级应用版的《Linux内核设计和实现中文版勘误》：
2、《Linux内核原始码情景分析》上、下。毛德操、胡希明著，浙江大学出版社，上册￥80，下册￥70. 评说：本书是基于2.4.0内核的，比较早，也没听说会出第二版。上册讲解内存管理、中断、异常和系统调用、进程控制、文件系统和传统Unix IPC；下册讲解socket、设备驱动、SMP和引导。关于这套书的评价褒贬不一，我个人认为其深度是同类著作中最优秀的。本书基于Intel IA32体系，由于厚度大，非常多体系上的知识都捎带讲解了，所以如果你想深入了解内核的工作机制而又不非常熟悉Intel CPU的体系构造，本书是最合适的。缺点是：版本较老，没有TCP/IP协议栈部分（他讲的socket只是Unix域协议的），图表太少，不适合初学者入门。更有就是对学生朋友来说，可能书价偏高，这样的话能考虑先买上册，因为上册是核心部分，下册一大部分都在讲具体PCI/ISA/USB设备的驱动。
翻译：没什么翻译，作者是国人，而且行文流畅。本人书桌上诸多计算机经典图书当中，这套是唯一又经典又无阅读障碍的。
好多朋友已把这书读到六七遍了，我非常惭愧，上册差不多读熟了，下册就SMP部分还看过──但这就花费了整整1年的时间，更有好多弄不懂的。这里顺便说明另外一个研究内核常见的误区：目标太庞大。要知道Linux内核（最新的2.6.13）bzip2压缩之后37M，解压缩之后244M，根本不是哪个人能够吃透的。即使是内核的核心研发团队中，恐怕也只Linus Torvalds、Alan Cox、David Miller、Ingo Molnar寥寥数人会有比较全方面的了解，其他人都是做自己专门的部分。 我自己来说，目前已决定放弃内存管理的全部（slab层、LRU、rbtree等）、文件系统部分、外设驱动部分，暂时也没打算弄IA32以外的其他体系的部分。
3、《深入理解Linux内核》第二版。中国电力出版社。也是陈莉君译。此书是Linux内核黑客在推荐图书时的最佳选择。 评说：此书C版的converse兄送了我一本第一版，因此就没买第二版，比较后悔。因此只就第一版说一说，第一版基于2.2，第二版2.4 .我见O’Reilly官方主页上说第三版的英文版将于2005年11月出版，也不知咱们何时才能见到。此书图表非常多，形象地给出了关键数据结构的定义，和《情景分析》相比，本书内容紧凑，不会一个问题讲解动辄上百页，有提纲挈领的功用，不过深度上要逊于《情景分析》。
4、其他的几本书。市面上能见到的其他的Linux内核的图书，象《Linux设备驱动程式》、《Linux内核原始码完全注释》及新出的《Linux内核分析及编程》等。
《Linux设备驱动程式》第二版是基于2.4的，中文翻译不错，中国电力出版。这书强调动手实践，但他是讲解“设备驱动”的，不是最核心的东西，而且有些东西没硬件的话无法实践，可能更适合驱动研发的程式员吧，不太适合那些For fun and profit的人。此书有第三版英文版，东南大学出版社影印，讲解2.6的，行文流畅，讲解的面也比第二版更广泛，我读过其中关于同步和互斥、内存分配的部分，感觉非常不错。
《Linux内核原始码完全注释》（机械工业出版社）是同济大学的博士生赵炯的著作，讲解0.1Linux内核，我没买也没看，有看过的朋友说一说。
《Linux内核分析及编程》（电子工业出版社）是刚刚出版的，国人写的，讲解2.6.11 .非常多人说好，但有人说不够系统，我没买，不敢评说。
更有一本清华出的《Linux内核编程指南（第三版）》，原书应该是好书，不过翻译、排版十分糟烂，脱字跳行，根本没法看，我买了一本又扔掉了。
5、其他资源。 TLDP（The Linux Documentation Project）有大量文件，其中不少是关于内核的，有些是在国外出版过的，象《Linux Kernel Interls》《The Linux Kernel》《Linux Kernel Module Programming Guide》等，作者都是亲身参加研发的人，著作较为可信。
6、本不是讲解Linux的书：《现代体系结构上的Unix系统：内核程式员的SMP和Caching技术》，人民邮电出版社2003版，定价￥39. 本书虽然不是讲解Linux，不过对所有Unix内核都是适用的，适合对SMP和CPU的Cache这些组成原理知识不是非常熟的朋友，而且是非常多国外牛人推荐的书。中文版翻译非常负责。
更有个非常重要的问题：怎样浏览内核原始码。有的朋友喜欢在视窗系统上工作，用Source Insight；有的在Linux，用Source Navigator；更有专门浏览原始码的软件，象lxr（Linux Cross Reference）；更有用ctags/ectags/cscope等，这些都是非常优秀的软件。我个人用Vim + ctags浏览。
此外，前边已提到的一个重要的问题是：你研究内核的目的是什么， 研发？ 乐趣？如果是研发，而且是国内做研发，把kernel API熟悉一下就差不太多了（你也知道国内的水平有多差），比方说copy_from_user（）、kmalloc（）函数等，kernel API在Internet上找得到，编译内核时也能用DocBook生成（具体请参考内核原始码包下的README文件）；如果是研究，那就差别非常大了，需要下非常大的苦功：会用kmalloc（）绝不说明你懂得Linux内核的虚存管理子系统，正如同会讲汉语不说明你懂中国文化相同。