《Linux內核分析》期末總結

Linux內核設計期中總結

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前八週博客彙總及總結

Linux內核設計第一週——從彙編語言出發理解計算機工做原理

咱們學習了彙編語言的基礎知識，這一部分和內核代碼沒有直接的關係，可是，老師具體帶咱們瞭解了函數調用過程當中的堆棧變化，以及函數在調用的過程當中是如何傳遞參數的。這一部分是爲了以後學習進程上下文切換、中斷上下文切換打基礎的。

Linux內核設計第二週——操做系統工做原理

老師編寫了一個簡單小型的內核代碼，並帶領咱們閱讀了其中的關鍵代碼。主要介紹了my_ schedule函數、my_ start_ kernel函數以及本身編寫的中斷處理程序my_ time_ handler函數。利用這三個函數，就能夠模擬內核進行中斷上下文切換的過程。與之相關的，還定義了mypcd的數據結構，經過自定義進程PCB結構，理解進程調度級進程上下文切換的大體過程。

Linux內核設計第三週——構造一個簡單的Linux系統

老師利用了一個簡單的Linux內核MenuOS系統，來爲咱們介紹了操做系統內核啓動的過程。學習瞭如何使用gdb進行內核調試，經過在關鍵函數位置設置斷點，單步調試，逐步分析每一句代碼的做用。這一週最重要的部分就是教給咱們如何經過gdb調試學習內核代碼，這個能力在以後的各個章節中都有體現。

Linux內核設計第四周——扒開系統調用三層皮（上）

第四周咱們學習了系統調用的相關知識，理解了系統調用是溝通用戶態和內核態的樞紐，是二者間聯繫的通道。其次，咱們經過編寫彙編代碼，來理解系統調用機制。要注意，使用匯編語言編寫系統調用代碼時，要注意寄存器傳遞參數和堆棧傳遞參數的區別，不要弄混，在系統調用中，使用的是寄存器傳遞參數。

Linux內核設計第五週——扒開系統調用三層皮（下）

第五週是在第四周的基礎上，將本身用匯編代碼修改的系統調用函數，添加到MenuOS中，這就須要咱們修改內核代碼，增長新的系統調用，以及學習如何從新加載，編譯寫好的代碼。在這個周，老師重點帶咱們分析了系統調用是如何返回的，即內核如何執行從syscall_ call到iret的過程，包括一些具體的細節。

Linux內核設計第六週——進程的描述和建立

主要講了進程的描述和建立，具體到進程的控制塊pcb的組織形式，以及進程建立設計到的數據結構；詳細分析了task_ struct結構的組成，以及其各部分的用途；分析了fork系統調用的執行過程和返回原理，強調了fork建立的子進程時經過ret_ from_ fork返回的；從sys_ clone代碼出發，分析了do_ fork函數執行的關鍵過程。

Linux內核設計第七週——可執行程序的裝載

本週主要講解了Linux系統中的文件格式——ELF格式，具體到ELF格式的起源發展、ELF文件格式的分類、具體文件頭的組成等。還介紹了程序是如何在計算機中執行的，即通過預編譯、編譯、彙編、連接的過程完成的。同時介紹了可執行程序的靜態加載過程和動態加載過程。

Linux內核設計第八週——進程的切換和系統的通常執行過程

本週主要圍繞進程的切換講解，分析了I/O型進程調度和CPU密集型進程調度的區別和設計原則，介紹了批處理進程、實時進程和交互式進程的優劣；以及Linux內核的優先級策略的設計；分析了用戶態進程調度和內核態進程調度的不一樣；分析了進程上下文切換過程當中，關鍵部分的代碼，包括堆棧的變化，以及內核態堆棧中傳遞參數的過程；分析彙編代碼，從細節出發，分析先後兩個進程切換的交界點；最終，總結出Linux系統的通常執行過程。

個人一些總結和理解

• 0、具體理解詳見博客彙總中的每週總結。

• 一、內核設計是針對操做系統而言的。不一樣的操做系統內核的設計是不一樣的。

（咱們爲何研究linux系統是由於Linux系統的內核代碼是開源的，咱們能夠直接分析它的源代碼，而windows系統的內核代碼是私有的，咱們不易得到，不過，內核的設計雖然有細節的差別，可是總的思路和原理是共通的）。

• 二、對linux操做系統的理解。

我認爲linux系統是這樣運行的：

• 首先由0號進程idle建立其子進程1號進程init和2號進程kthreadd；
• 1號進程init是全部用戶態進程的祖先，init將會建立新的子進程用來執行用戶命令；
• 2號進程kthreadd是全部內核線程的祖先。
• 在這個過程當中，有可能會發生衝突，根據進程優先級的不一樣,或者該進程是不是I/O密集型進程來決定誰先搶佔CPU，這涉及到進程調度策略，而且在這個過程當中會發生進程切換。
• 進程切換的具體細節，就涉及到內核堆棧和用戶堆棧之間數據保存和交換，即保存進程上下文。
• 進程是依附於程序存在的，這就須要讀取文件信息，經過預編譯、編譯、彙編、連接，生成可執行未見，才能執行。Linux中大部分可執行文件都是ELF格式，經過該格式文件頭信息，能夠找到程序執行的起點。

• 二、在學習《Linux內核分析》課程中最大的收穫？

• 第一次瞭解了操做系統內核的相關結構和設計原理；
• 被內核設計者嚴謹的邏輯和巧妙的設計所折服；
• 雖然，學完linux內核分析以後我並不能本身編寫一個小型的操做系統，可是我學會了分析內核代碼的方法，如何使用gdb調試內核代碼，以及在調試的過程當中，理解內核代碼的具體實現。
• 授人以魚不如授人以漁。我感受學習這麼課我最大的收穫，就是學會了學習內核代碼的方法，這遠比理解一種內核設計重要的多，也有用的多。

• 三、學習完《Linux內核分析》課程後您最大的遺憾是什麼？

我最大的遺憾就是，在進程課程的過程當中，對內核代碼沒有徹底理解，只是對關鍵代碼有必定的瞭解，我相信內核部分的學習遠遠不是短短几個周就能夠學習的充分的，我應該在之後的學習中，多多關注內核部分的設計和實現，必要的時候，親自動手實踐。在實踐的過程當中，加深對所學知識的理解。