读核－想搞linux的都进来看看
读 核AKA 嵌入式开发兴趣小组/杨勇
我读核已经有一段时间了，读Linux 内核。选择linux，是因为linux 自由、开放，有核
可读。
然而，读核却是一件很艰辛的事情。在庞大的内核代码面前，自己会显得很渺小，犹如
沧海之一粟，而代码间千丝万缕的联系，又让人觉得仿佛陷身于巨网之间，一经陷入便不能
自拔。
然而，我还是坚持读核。
吸引我读核的原因，是因为内核的神奇与神秘，对我来说，这算得上是一个诱惑，因为
一直一来，我都想搞明白，我们从编辑器中所写的一行行字母究竟是如何操纵计算机的，我
有一种很强的欲望，想弄清影响这一切的最根本的东西。
弄清事物最根本的东西，是高中老师教育我的。念高中时，为了应付考试，同学们都拿
着大把大把的复习资料和习题不放，教科书却被放在了脑后，那时，老师总语重心长的对我
们说：“教科书千万不能丢，书上的东西是最基本的东西，资料上的题，不管什么样，都不
出其右。把教科书吃透，就能运筹帷幄。所谓万变不离其中嘛。”
老师的话对我影响很深。在高中时，我就照着老师的话，努力把教科书吃透。现在，教
科书没有了，取而代之的是计算机，于是我想，操作系统应该可以算是计算机最基本的东西
吧，那我就努力把操作系统搞懂。几乎所有的操作书上都有说，操作系统是与硬件最紧密的
一层，是计算机软件通过他操作硬件的一层。因此，搞懂了操作系统，也就搞懂了怎样真正
控制计算机。当有一天你能够自如的操作计算机时，能够让那些死板的芯片随着你活跃起来
时，你还有什么不能操控呢？到那时，或许你就可以拥有一个与你同姓的虚拟机，一个跟你
姓的java 了。呵呵。。。。爽吗？
因此看问题就一定要直逼其最基础，最本质的东西，单刀直入，狠就狠一点。
然而，要想搞懂事物的本质，却并不那么容易。比如操作系统，庞大的内核代码足够让
你望而却步，而内核间斩不断理还乱的联系，也绝对让你找不到来去如风的感觉。要想读懂
内核代码，就必须拥有顽强的毅力，坚强的信心和决心。虽然艰苦，但只要读懂内核，就能
获益匪浅，内核乃计算机技术的精华，不但囊括了丰富的计算机知识，还包含了大量巧妙的
实现技巧和优秀的设计思想。
比如硬中断的处理。处理硬中断的中断服务程序往往关中运行，以避免再次中断。但关
中时间却不宜过长，太长了可能会丢失外部中断信号，所以关中执行的中断服务程序也不能
太长。然而，有时候却必须处理“长”中断服务程序，为了处理这些程序，linux 将它们一
分为二，各称作top buffer 和buttom half，前者就是在idt 表中登记的中断服务程序的入口部
分，必须关中执行；后者则是top half 调度的中断服务程序剩余部分，可以开中运行。这样，
每当处理时，top half 读取来自设备的数据，保存到预定的缓冲区，随即通知bottom half 并
返回。剩余的工作则由bottom half 在适当的时候完成。有了这种分工，top half 就可以执行
较快，又因为bottom half 开中执行，所以在运行过程中，top half 又可同时接受新的中断。
这一棘手的问题，就这样被Linux 搞定了，回味一下，真是妙不可言！
又如文件系统。对操作系统来说，文件系统可以分为三大类：基于磁盘的文件系统、网
络文件系统和特殊文件系统。尽管他们各不相同，但我们对这些文件系统进行操作时，却使
用相同的操作，Linux 使用虚拟文件系统（VFS）让这一功能得以实现：在VFS 中隐藏了各
种不同文件系统的实现细节，将他们的接口统一起来，提供一套标准的API 以供用户使用。
在实现时，由于VFS 支持的文件系统种类是可变的，因此linux 不可能在VFS 中保留每种
文件系统各自的操作函数，他通过指向每个文件系统操作函数的指针实现对不同文件系统的
控制。每个文件在内核中都有一个对应的文件对象结构file，在这个结构中包含的f_op 指针
指向具体的文件系统操作函数集。Linux 的文件系统在读入一个文件的时候，首先是从磁盘
的inode 中读取并初始化VFS 的inode。当一个进程打开一个文件的时候，由VFS 去初始
化file 对象，并将inode 的i_fop 指针赋给file 对象的f_op。这样进程就可以对文件进行基
本的读写操作了。因此，当我们在应用程序中用read（）来读文件时，其实是经过一次间接
调用File->f_op->read()才完成的。按照这种模式，只要赋给f_op 新的地址，VFS 就可以改
变文件的操作函数集。实现不同文件系统的操作。
通过一个结构的成员指针指向不同的操作函数集，从而完成不同对象的操作，这又是一
种巧妙的实现，这种实现，会让人在一霎那间豁然开朗起来，顿觉收获不少；不但如此，这
种“将不同的事物抽象出来，从而与具体对象无关”的思想却能够给我们以更大的启发。看
看在今天占有重要地位的CORBA，其IDL 接口的思想，以及JAVA，其虚拟机的思想，无
不是这一思想的结果。
要从内核中得到收获，你还得面对代码。代码是庞大的，进入内核代码所编织出的错综
复杂的网，真有点狗咬刺猬，无从下口，茫然而不知所措的感觉。如果不找到一条路来，四
周黑洞洞的，岂不到处碰壁？对于阅读内核代码，就要寻求方法，有了方法，才可以少走弯
路，少受打击。在阅读时，找出贯穿这张网的主线：重要的数据结构，如：task_struct，
mm_struct，vm_area_struct 等，以及这些数据结构之间的联系，内核函数对他们的操作以及
函数间的调用关系。有了这条线，我们就能冲出了一条血路，找到一条光明大道......。
这就是读核，艰苦而有意义。读核的过程，需要有方法；读核的目的，需要有偏重。我
们学习内核，不但要学其技术，更要学其思想。技术可以给我们以战术上的帮助，而思想却
能给我们以战略上的指导。我认为，不但读核，“读”其他任何东西，都应当如此。今天国
外的技术已领先于我们，我们要读他们，向他们学习。向他们学习，我们就不仅要学其先进
的技术，还要学其先进的思想。而学其先进的思想，我认为才是最重要的。因为我们学习他
们，不是要照搬他们的东西，而是要从他们那里获得启示，有所悟，有所为，有所不为。
前几天看了电影《英雄》，《英雄》中讲到，练剑和写字是相通的，虽然形不似，但神似。
引申开来，我觉得，读核跟我们的工作，和我们的生活也是相通的，形不似而神似。今天，
我们创建AKA 嵌入式开发兴趣小组，开创我们的事业，这也是一个艰辛而有意义的事情，
如同读核。要把核读懂，我们就要有正确的方法、坚定的信念以及持之以恒的决心，同样，
要把我们的事业推向成功，我们也需要正确的方法、坚定的信念以及持之以恒的决心。读核
的方法或许可以当成我们工作的方法，我们工作的方法也可以用作我们读核的方法，这是触
类旁通的。不但他们，生活中的任何事情都是如此，当在某种事情上陷入僵局时，转换一下
角度，或许我们会从另一件事上获得启发......。
杨勇
inyoureyes_yy@sohu.com
[ 本帖最后由 corba 于 2005-7-16 14:56 编辑 ] 今天才看到这个帖子，佩服
顶一下
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