Linux内核学习总结

首先很喜欢在课程中看到的一句话：

"不论你多么富有，多么有权势，当生命结束之时，所有的一切都只能留在世界上，唯有灵魂跟着你走下一段旅程。人生不是一场物质的盛宴，而是一次灵魂的修炼，使它在谢幕之时比开幕之初更为高尚。——稻盛和夫”

孟宁老师的linux内核分析课程如期结束了，通过这数周的学习，对于linux的系统内核有了一个相对清晰地认识，用户态和内核态之间的切换、可执行程序的调用、进程之间的切换……这些章节都让我觉得学到了很多自己从未接触过的知识，而且讲得深入浅出，很是受教。

1. Linux内核设计（第一周）——从汇编语言出发理解计算机工作原理 - 苏儿 - 博客园

   • 本周 主要回顾了以前学习的C语言、汇编语言的基础知识，以及它们之间的相互转化。同时对于函数调用堆栈进行了复习和重新理解，并对参数传递进行了讲解，这些都可以看做是为后面几周的打基础而学习的知识吧。

2. Linux内核设计（第二周）——操作系统工作原理 - 苏儿 - 博客园

   • 本周主要从一个小型的内核代码——mykernel出发，它基于Linux Kernel 3.9.4 source code。通过本讲的学习和实验，我们知道操作系统的核心功能就是：进程调度和中断机制，通过与硬件的配合实现多任务处理，再加上上层应用软件的支持，最终变成可以使用户可以很容易操作的计算机系统。在讲解中中。主要介绍了my_ schedule函数、my_ start_ kernel函数以及中断处理程序my_ time_ handler这三个函数。可以大致模拟内核进行中断上下文切换的过程。同时，还定义了mypcd的数据结构，通过自定义进程PCB结构，可以描述进程调度级进程上下文切换的大致过程。

3. Linux内核设计第三周——构造一个简单的Linux系统 - 苏儿 - 博客园

   • 本周主要是通过gdb调试一个简单的系统内核代码，来理解和学习系统内核启动过程：在start_kernel内核启动后，rest_init()作为一个0号进程就一直存在；然后这个0号进程就创建了1号进程kernel_init，接下来还创建了其他的一些服务类的内核线程。
     -

4. Linux内核设计第四周——扒开系统调用三层皮 - 苏儿 - 博客园

   • 本周主要学习了系统调用库函数的过程，并对其中的寄存器变换，中断、API接口都进行了详细的描述。其中，形象的说了：系统调用的三层皮：xyz、system_call、sys_xyz。最后，学习了系统调用的参数传递的方法。
     -

5. LINUX内核设计第五周——扒开系统调用的三层皮（下） - 苏儿 - 博客园

   • 本周主要是通过学习system-call的代码，来理解系统调用系统调用的入口和退出过程：系统调用是通过比较的方法，在sys_call_table表中找到了相对应的函数入口点。其中具体寻址的方法：call *sys_call_table(,%eax,4) ， 由于sys_call_table表中每一项占4字节，因此获得服务进程指针的计算方法就是先把eax保存的系统调用号乘以4，然后再与sys_call_table表的基址相加。 然后，进入到系统调用表查找到系统调用服务程序的入口函数的地址，再进行跳转。这样便完成了对sys_call_table的进入。……

6. Linux内核设计第六周 ——进程的描述和创建 - 苏儿 - 博客园

   • 本周主要讲了进程的描述和创建，具体到进程的控制块pcb的组织形式，以及进程创建设计到的数据结构；详细分析了task_ struct结构的组成，以及其各部分的用途；分析了fork系统调用的执行过程和返回原理，强调了fork创建的子进程时通过ret_ from_ fork返回的；从sys_ clone代码出发，分析了do_ fork函数执行的关键过程。

7. linux内核设计第七周——可执行程序的装载 - 苏儿 - 博客园

   • 本周主要学习了预处理、编译、链接和目标文件的格式——ELF。包括ELF格式的起源发展、ELF文件格式的分类、具体文件头的组成等。还介绍了程序是如何在计算机中执行的，即经过预编译、编译、汇编、链接的过程完成的。同时介绍了可执行程序的静态加载过程和动态加载过程。
     -

8. LINUX内核分析第八周学习总结——进程的切换和系统的一般执行过程 - 苏儿 - 博客园

   • 本周主要学习进程的切换，讲解Linux系统的一般执行过程，最一般的情况是：正在运行的用户态进程X切换到运行用户态进程Y的过程要经过以下步骤： 1). 正在运行的用户态进程X。2). 发生中断：save cs:eip/esp/eflags(current) to kernel stack, then load cs:eip(entry of a specific ISR) and ss:esp(point to kernel stack)。3). SAVE_ALL //保存现场，这里是已经进入内核中断处里过程。4). 中断处理过程中或中断返回前调用了schedule()，其中的switch_to做了关键的进程上下文切换。5). 标号1之后开始运行用户态进程Y(这里Y曾经通过以上步骤被切换出去过因此可以从标号1继续执行)。 6). restore_all //恢复现场。7). iret - pop cs:eip/ss:esp/eflags from kernel stack。8). 继续运行用户态进程Y。

总结：

1. 知识内容
   主要是学习了linux内核的一些内部工作机制、可以说是学习了一回专门针对于linux的操作系统。具体的理解和分析就不再赘述了，在每一章里都有相应的分析。

2. 个人感想
   从自己的学习过程来讲，通过mooc的视频课程学习的方式没有什么问题，而且在一定程度上可以优化学习过程：首先是学习的时间可以更灵活的分配，从而也减轻了课堂学习的压力；其次，通过多次的回放，知识掌握的更加牢固；最后，在视频学习的同时也在进行实践的操作，很有相辅相成的感觉。
   当然也有一些遗憾，对于linux内核中庞大的代码段如果完全看完是不可能的，但是自己应该多花些时间尝试多分析一些代码，应该对内核的理解会有更深层次的理解。
   总之，linux内核分析（孟宁）课程至此就画上了句号，很感谢老师的讲解和帮助，祝各位为课程付出的老师工作顺利，也祝收看此视频的同学学习快乐，有所进步，谢谢！