LinuxRevealed 引言

一、为什么要开设这个博客

　　Linux是一个自由和开放源码的类UNIX操作系统。因此，它继承了Unix的很多优秀的特点，比如支持抢占式任务、多线程、虚拟内存、换页、动态链接和TCP/IP等。它诞生于1991年，当时其作者Linus出于兴趣和自己的需要编写了Linux，并将之开源到了Internet上，之后便吸引了很多开发者和黑客对其代码进行修改和完善，从而迅速风靡全球。如今，大到服务器，小到手机、手表等消费电子都采用了Linux内核。尤其对于嵌入式开发来讲，基于Linux的可能占了大半壁江山，因此，深入的学习Linux是不可避免也是非常有必要的。

　　我本人基于Linux开发已有七八年时间，工作中经常会遇到各种各样的问题，但是都是遇到什么问题解决什么问题，从而使学习到的知识都是零碎的知识点，并不能形成完整的系统，时间长了，必然导致知识点可能会遗忘。解决工作中遇到的问题其实也是学习Linux的一种途径，但是，现实情况是为了快速解决问题，通过log快速定位到问题之后，再读一下某一部分代码，但是，并没有时间去系统的阅读某部分代码。这种浅尝辄止的做法，只会导致工作更加的被动，技术也得不到提升。为了能够系统学习Linux，我创建了这个博客，从零开始学习并整理Linux。

　　这个博客名字叫做Linux revealed，中文名为"透视Linux"，它来源于之前我之前看过一部纪录片Amarica revealed。在这个纪录片中详细的介绍了美国的农业、电力、制造和交通这几个方面，其讲述手法给我以深刻的印象。我在本博客中也会借鉴这种方法，和大家一起学习探讨Linux各模块提供的机制及其代码实现细节，同时，还会思考这些机制产生的背景及必要性。在本博客还会解析Linux代码中一些比较常用或者经典的宏、全局变量和函数，并将其分别整理出来，最终形成一个Linux学习使用的百科全书。

二、写作思路

　　从结构上看，Linux和其他操作系统一样被划分为了几大模块：内存管理、进程调度、文件系统、驱动程序和网络管理。其实，各个模块之间的关系又是紧密结合的。比如，驱动程序在使用过程中，必然要调用内存管理的接口来向操作系统申请内存，而同时为了向用户提供接口，它又会提供一些sys节点，这些sys节点正是调用文件系统的接口来创建的。为了避免在跟踪代码的过程中偏离了主线，我会适当的控制对函数调用深度的跟踪。比如，阅读驱动程序的代码，跟踪到调用文件系统接口时，我会在简单介绍一下该接口的功能后，继续回到驱动程序的代码，往下阅读，而并不会深入该接口在文件系统相关代码的实现。当然，既然这些接口是跨模块使用的，那么其重要性可见一斑，所以，在学习到文件系统对应的代码的时候，我们自然会对这些函数展开详细的分析的。

　　对代码的学习既要掌握其接口的使用方法，又要了解其背后运行的原理，还要清楚这部分代码在整个Linux系统中的作用。为了方便理解代码，对于每一个主题，我会先详细介绍其背景以及相关的理论知识，然后，再对该主题中的一些关键函数的代码逐行进行分析，从而归纳出函数的作用，以及在整个主题中的作用。最后，在通过实例来演示这些关键函数的用法，或者演绎该主题的运行原理和框架。这样看起来会有一些重复，但是，学习的过程本身是一个循环往复不断上升的过程。我这么写的目的就是在重复的过程中，对于一个主题能够全方位的理解，不仅掌握其用法，还需要理解其原理，更重要的是理解其在整个系统中的作用。

三、适合人群

　　前面我也提到了，我写这个博客的目的，一方面是为了自己系统学习Linux，另外一方面是将学习的资料分类整理，这样也便于复习或者开发过程中使用。同时，我认为知识只有讲出来，才真正意味着自己确实理解了。所以，本博客的读者仅需要掌握C语言，同时对计算机原理相关的知识有一定了解即可。由于Linux本身是一个操作系统，如果读者有操作系统的基础最好。如果没有的话，也没关系，我会在文章中穿插介绍相关内容，并提供相关阅读材料。目的就是使不同水平的对Linux感兴趣的读者都能从本博客中收益。

四、学习环境搭建

　　“工欲善其事，必先利其器”，在学习Linux之前，我们需要下载Linux代码，准备阅读代码的环境，还要有Linux代码编译运行的环境。为了更多人能够具有实践的环境，大多数实验都在QEMU环境中去完成。如果确实需要硬件的，我也会尽量选择树莓派这种成本比较低的硬件来做实验。根据每节主题不一样，所需环境不一样，具体的我会在每篇博客的正文之前去介绍。下面，我来简单介绍一下通用环境的搭建。

4.1 Linux环境

　　学习Linux首先需要有一台运行Linux的机器，虚拟机也可以，但是最好是一台真正运行Linux的物理机器。Linux有很多发行版，这里推荐Ubuntu，网上相关的资料比较多，出现问题也更容易解决。Ubuntu的版本最好使用长期维护的版本，比如20.04，当然18.04也可以，再早的版本就不推荐了。

　　

4.2 代码下载

　　Linux源码的官方发布地址是kernel.org。由于Linux代码社区非常活跃，因此，为了便于维护和发布，Linux创建了很多分支，如下图所示。

　　学习Linux代码一定要选取一个较新的Longterm版本，保证自己学习的内容不过时，且长期更新。这里我选择v5.4的版本。只需要点击版本后的tarball就可以下载对应版本代码的压缩包。
　　另外，也可以从github上下载Linux源码，具体链接为：https://github.com/torvalds/linux，其下载命令为git clone https://github.com/torvalds/linux.git。需要注意的是这种方法下载的话，一般是同步的Linux主线上最新的代码，如果要想学习某个longterm版本的话，需要使用git tag命令，找到它对应的分支，然后执行git checkout -b xxx yyy（其中，xxx为新建的分支名字，yyy表示该longterm版本对应的tag名）切换到对应的longterm版本。

比如，我想找到v5.4 对应的tag，那么，进入Linux代码目录下，执行git tag之后，显示如下：

$ git tag
v2.6.11
v2.6.11-tree
v2.6.12
...
v5.3-rc8
v5.4　　　　　　// 我选定的v5.4版本对应的tag名字
v5.4-rc1
...

然后，执行git checkout -b linux-v5.4 v5.4(其中，linux-v5.4是自己起的本地对应5.4版本的分支名， v5.4是v5.4对应的龙term版本的tag名)。那么当前文件夹下的代码即是v5.4对应的代码。

4.3 代码阅读环境

　　阅读代码的工具很多，每个人可以根据自己的喜好设置。我本人比较习惯的是Opengrok + vim/ctags/cscope组合。具体来讲，对于不需要修改代码，单纯的阅读、搜索代码时，我习惯在自己搭建的Opengrok上读代码，这样可以很直观方便的搜索、跳转和复制代码。搭建Opengrok的方法可以参考Opengrok的安装及配置。对于需要修改并编译代码时，我更加习惯在Ubuntu系统上，使用ctags和cscope创建代码的tag和索引之后，使用vim打开源码修改和阅读。这两个软件的安装方法很简单，网上有很多相关的资料，大家可以自行搜索安装。方便使用的关键是这两个软件的插件和配置，有需要的同学可以通过公众号后台留言获取。

4.4 运行Linux系统

　　前面提到过，为了能够让更多人能够以更低的成本学习Linux，我的大部分实验都在QEMU上运行。QEMU是一种虚拟机，它可以方便的模拟出多种硬件平台运行Linux代码。对于需要物理硬件平台的实验，比如在linux设备驱动的部分，我会选择树莓派。关于树莓派这里就不多做介绍了。大家可以自行在网上搜索查阅相关资料。

　　目前，这个博客主要由我一个人来维护，加之工作原因，更新的频次可能不会太高，但是，我会尽量保证一周更新一篇博客。大家在阅读我的博客同时，有什么建议和意见，欢迎通过公众号或者博客留言和我交流。最后，如果你觉得我的博客写的还行，对你有一定的帮助，欢迎大家点赞、转发以使更多的朋友受益！谢谢！