成为 Linux 内核高手的四个方法

简介: 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。

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诗,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 qemuOSDev 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:


static int chmod_common(structpath*path, umode_tmode)

{

   struct inode *inode = path->dentry->d_inode;

   struct iattr newattrs;

   int error;

   // 不知道这是在干什么

   error = mnt_want_write(path->mnt);

   if (error)

       return error;

   // 互斥锁!避免出现冲突现象!=D

   mutex_lock(&inode->i_mutex);

   // 我猜这是在检查是否能使用chmod

   error = security_path_chmod(path, mode);

   if (error)

       goto out_unlock;

   // 我猜这是在改变mode的值

   newattrs.ia_mode = (mode & S_IALLUGO) | (inode->i_mode & ~IALLUGO);

   newattrs.ia_valid = ATTR_MODE | ATTR_CTIME;

   error = notify_change(path->dentry, &newattrs);

out_unlock:

   mutex_unlock(&inode->i_mutex); // 完成时就解除互斥锁

   mnt_drop_write(path->mnt); // ???

   return error;

}

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。


总结几个链接:

“这本书会教你怎样编写你自己的驱动和怎样入侵与内核相关的地方”

  • 如果你在写一个操作系统,OSDev wiki是一个不错的网站
  • Kernel Newbies有一些给内核开发新手的资源,虽然在它的聊天室里我有一些不爽的经历。
  • Sarah Sharp是一个内核开发人员,负责Linux内核的对外服务,是非常好的一个女人。

相关文章
|
4月前
|
安全 网络协议 Linux
深入理解Linux内核模块:加载机制、参数传递与实战开发
本文深入解析了Linux内核模块的加载机制、参数传递方式及实战开发技巧。内容涵盖模块基础概念、加载与卸载流程、生命周期管理、参数配置方法,并通过“Hello World”模块和字符设备驱动实例,带领读者逐步掌握模块开发技能。同时,介绍了调试手段、常见问题排查、开发规范及高级特性,如内核线程、模块间通信与性能优化策略。适合希望深入理解Linux内核机制、提升系统编程能力的技术人员阅读与实践。
426 1
|
4月前
|
Ubuntu Linux
Ubuntu 23.04 用上 Linux 6.2 内核,预计下放到 22.04 LTS 版本
Linux 6.2 带来了多项内容更新,修复了 AMD 锐龙处理器设备在启用 fTPM 后的运行卡顿问题,还增强了文件系统。
|
4月前
|
Ubuntu Linux
Ubuntu 23.10 现在由Linux内核6.3提供支持
如果你想在你的个人电脑上测试一下Ubuntu 23.10的最新开发快照,你可以从官方下载服务器下载最新的每日构建ISO。然而,请记住,这是一个预发布版本,所以不要在生产机器上使用或安装它。
|
4月前
|
传感器 监控 Ubuntu
10 月发布,Ubuntu 23.10 已升级到 Linux Kernel 6.3 内核
硬件方面,Linux 6.3 引入了在 HID 中引入了原生的 Steam Deck 控制器接口,允许罗技 G923 Xbox 版赛车方向盘在 Linux 上运行;改善 8BitDo Pro 2 有线控制器的行为;并为一系列华硕 Ryzen 主板添加传感器监控。
|
4月前
|
Ubuntu Linux
Ubuntu24.04LTS默认采用Linux 6.8内核,实验性版本可通过PPA获得
IT之家提醒,当下的 Ubuntu 23.10 也是一个“短期支持版本”,该版本将在今年 7 月终止支持,而今年 4 月推出的 Ubuntu 24.04 LTS 长期支持版本将获得 5 年的更新支持。
|
4月前
|
Ubuntu 物联网 Linux
从零安装一个Linux操作系统几种方法,以Ubuntu18.04为例
一切就绪后,我们就可以安装操作系统了。当系统通过优盘引导起来之后,我们就可以看到跟虚拟机中一样的安装向导了。之后,大家按照虚拟机中的顺序安装即可。 好了,今天主要介绍了Ubuntu Server版操作系统的安装过程,关于如何使用该操作系统,及操作系统更深层的原理,还请关注本号及相关圈子。
|
4月前
|
缓存 监控 Linux
Linux系统清理缓存(buff/cache)的有效方法。
总结而言,在大多数情形下你不必担心Linux中buffer与cache占用过多内存在影响到其他程序运行;因为当程序请求更多内存在没有足够可用资源时,Linux会自行调整其占有量。只有当你明确知道当前环境与需求并希望立即回收这部分资源给即将运行重负载任务之前才考虑上述方法去主动干预。
1577 10
|
4月前
|
监控 Ubuntu Linux
什么Linux,Linux内核及Linux操作系统
上面只是简单的介绍了一下Linux操作系统的几个核心组件,其实Linux的整体架构要复杂的多。单纯从Linux内核的角度,它要管理CPU、内存、网卡、硬盘和输入输出等设备,因此内核本身分为进程调度,内存管理,虚拟文件系统,网络接口等4个核心子系统。
306 0
|
4月前
|
Web App开发 缓存 Rust