Linux內(nèi)核源代碼探討
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許多人對(duì)于閱讀Linux內(nèi)核有一種恐懼感，其實(shí)大可不必。當(dāng)然，象Linux內(nèi)核這樣大而復(fù)雜的系統(tǒng)代碼，閱讀起來(lái)確實(shí)有很多困難，但是也不象想象的那么高不可攀。只要有恒心，困難都是可以克服的。任何事情做起來(lái)都需要有方法和工具。正確的方法可以指導(dǎo)工作，良好的工具可以事半功倍。對(duì)于Linux 內(nèi)核源代碼的閱讀也同樣如此。下面我就把自己閱讀內(nèi)核源代碼的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)介紹一下，最后介紹Window平臺(tái)下的一種閱讀工具。
對(duì)于源代碼的閱讀，要想比較順利，事先最好對(duì)源代碼的知識(shí)背景有一定的了解。對(duì)于linux內(nèi)核源代碼來(lái)講，基本要求是：⑴ 操作系統(tǒng)的基本知識(shí)；⑵ 對(duì)C語(yǔ)言比較熟悉，最好要有匯編語(yǔ)言的知識(shí)和GNU C對(duì)標(biāo)準(zhǔn)C的擴(kuò)展的知識(shí)的了解。另外在閱讀之前，還應(yīng)該知道Linux內(nèi)核源代碼的整體分布情況。我們知道現(xiàn)代的操作系統(tǒng)一般由進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序、網(wǎng)絡(luò)等組成�？匆幌翷inux內(nèi)核源代碼就可看出，各個(gè)目錄大致對(duì)應(yīng)了這些方面。Linux內(nèi)核源代碼的組成如下（假設(shè)相對(duì)于linux目錄）：
arch 這個(gè)子目錄包含了此核心源代碼所支持的硬件體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的核心代碼。如對(duì)于X86平臺(tái)就是i386。
include 這個(gè)目錄包括了核心的大多數(shù)include文件。另外對(duì)于每種支持的體系結(jié)構(gòu)分別有一個(gè)子目錄。
init 此目錄包含核心啟動(dòng)代碼。
mm 此目錄包含了所有的內(nèi)存管理代碼。與具體硬件體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)存管理代碼位于arch/*/mm目錄下，如對(duì)應(yīng)于X86的就是arch/i386/mm/fault.c 。
drivers 系統(tǒng)中所有的設(shè)備驅(qū)動(dòng)都位于此目錄中。它又進(jìn)一步劃分成幾類設(shè)備驅(qū)動(dòng)，每一種也有對(duì)應(yīng)的子目錄，如聲卡的驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)于drivers/sound。
ipc 此目錄包含了核心的進(jìn)程間通訊代碼。
modules 此目錄包含已建好可動(dòng)態(tài)加載的模塊。
fs Linux支持的文件系統(tǒng)代碼。不同的文件系統(tǒng)有不同的子目錄對(duì)應(yīng)，如ext2文件系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的就是ext2子目錄。
kernel 主要核心代碼。同時(shí)與處理器結(jié)構(gòu)相關(guān)代碼都放在arch/*/kernel目錄下。
net 核心的網(wǎng)絡(luò)部分代碼。里面的每個(gè)子目錄對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)方面。
lib 此目錄包含了核心的庫(kù)代碼。與處理器結(jié)構(gòu)相關(guān)庫(kù)代碼被放在arch/*/lib/目錄下。
scripts此目錄包含用于配置核心的腳本文件。
Documentation 此目錄是一些文檔，起參考作用。
清楚了源代碼的結(jié)構(gòu)組成后就可以著手閱讀。對(duì)于閱讀方法或者說(shuō)順序，有所謂的縱向與橫向之分。所謂縱向就是順著程序的執(zhí)行順序逐步進(jìn)行；所謂橫向，就是分模塊進(jìn)行。這不是絕對(duì)的，而是經(jīng)常結(jié)合在一起進(jìn)行。對(duì)于Linux源代碼來(lái)講，啟動(dòng)的代碼就可以順著linux的啟動(dòng)順序一步一步來(lái)，它的大致流程如下（以X86平臺(tái)為例）：
./larch/i386/boot/bootSect.S-->./larch/i386/boot/setup.S-->./larch/i386/kernel/head.S-->./init/main.c中的start_kernel()。而對(duì)于象內(nèi)存管理等部分，則可以單獨(dú)拿出來(lái)進(jìn)行閱讀分析。我的體會(huì)是：開始最好按順序閱讀啟動(dòng)代碼，然后進(jìn)行專題閱讀，如進(jìn)程部分，內(nèi)存管理部分等。在每個(gè)功能函數(shù)內(nèi)部應(yīng)該一步步來(lái)。實(shí)際上這是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程，不可能讀一遍就理解。
俗話說(shuō)：“工欲善其事，必先利其器”。 閱讀象Linux核心代碼這樣的復(fù)雜程序令人望而生畏。它象一個(gè)越滾越大的雪球，閱讀核心某個(gè)部分經(jīng)常要用到好幾個(gè)其他的相關(guān)文件，不久你將會(huì)忘記你原來(lái)在干什么。所以沒有一個(gè)好的工具是不行的。由于大部分愛好者對(duì)于Window平臺(tái)比較熟悉，并且還是常用Window系列平臺(tái)，所以在此我介紹一個(gè)Window下的一個(gè)工具軟件：Source Insight。這是一個(gè)有30天免費(fèi)期的軟件，可以從www.sourcedyn.com下載。安裝非常簡(jiǎn)單，和別的安裝一樣，雙擊安裝文件名，然后按提示進(jìn)行就可以了。安裝完成后，就可啟動(dòng)該程序。這個(gè)軟件使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，是一個(gè)閱讀源代碼的好工具。它的使用簡(jiǎn)單介紹如下：先選擇Project菜單下的new，新建一個(gè)工程，輸入工程名，接著要求你把欲讀的源代碼加入（可以整個(gè)目錄加）后，該軟件就分析你所加的源代碼。分析完后，就可以進(jìn)行閱讀了。對(duì)于打開的閱讀文件，如果想看某一變量的定義，先把光標(biāo)定位于該變量，然后點(diǎn)擊工具條上的相應(yīng)選項(xiàng)，該變量的定義就顯示出來(lái)。對(duì)于函數(shù)的定義與實(shí)現(xiàn)也可以同樣操作。別的功能在這里就不說(shuō)了，有興趣的朋友可以裝一個(gè)Source Insight，那樣你閱讀源代碼的效率會(huì)有很大提高的。怎么樣，試試吧！
