Linux 0.11源碼閱讀筆記-總覽

閱讀源碼的目的

加深對Linux操作系統的了解，了解Linux操作系統基本架構，熟悉進程管理、內存管理等主要模塊知識。

通過閱讀教復雜的代碼，鍛煉自己復雜項目代碼的閱讀能力。對於一般簡短的程序，可以從main函數逐行閱讀理解；對於復雜的項目，只能在了解源碼主要結構的情況下，抓住某個具體的功能進行閱讀。

選擇較早版本的理由

Linux較新版本代碼在百萬行以上，而0.11版本內核不超過2萬行代碼。比較新版本的Linux內核源碼太多且內容龐雜，自身能力不足，沒有能力閱讀。早期版本的代碼雖然功能簡陋，但基本功能都有，屬於麻雀雖小五臟俱全，對於新手來說最適合不過。

不足在於0.11版本的代碼中不包含專門的進程等待隊列、TCP/IP網絡等方面非常重要的代碼，對內存的分配和使用與先進的內核也有所區別。可以在學習0.11版本代碼之后，通過較新版本源碼學習。

內核結構框圖

內核位於用戶層與硬件層之間，向下管理底層CPU、內存、磁盤等硬件，並向上通過系統調用的方式提供服務。0.11內核主要部分包括文件子系統和進程管理子系統，進程管理子系統進一步可分為內存管理、進程調度、進程通信三個主要模塊。

內核代碼主要部分

代碼文件從功能上可分為三類：

• 硬件（異常）中斷處理程序文件
• 系統調用服務處理程序文件
• 進程調度等通用功能文件

1. 中斷處理程序

主要包括兩個代碼文件：

• asm.s：實現了大部分硬件中斷處理程序匯編代碼
• traps.c：實現了asm.s的中斷處理過程中調用的c函數，這些c函數會在中斷門中注冊函數地址

2. 系統調用處理相關程序

Linux中應用程序調用內核的功能是通過中斷調用int 0x80進行的，寄存器eax中放調用號，每個調用號對應一個系統調用函數。實現系統調用的相關文件包括system_call.s、fork.c、signal.c和exit.c文件。

• system_call.s：int 80中斷調用處理程序，根據系統調用號調用相應的系統調用函數
• fork.c、signal.c、exit.c：分別包含進程fork、信號、進程exit等相關的系統調用函數代碼實現

3. 其它通用類程序

包括schedule.c、mktime.c、panic.c、printk.c和vsprintf.c。

• schedule.c：進程調度代碼
• mktime.c：內核使用的時間函數mktime()，僅在init/main.c中被調用一次
• panic.c：包含panic()函數，用於內核運行出現錯誤時顯示出錯信息並停機
• printk.c、vsprintf.c：內核顯示信息的支持程序。實現了內核專用顯示函數printk()和字符串格式化輸出函數vsprintf()

內核函數調用關系圖（Linux 2.6.26）

參考

• Linux 內核完全注釋 內核版本0.11 - 趙炯