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——教您如何理解和掌握Linux核心架構(gòu)
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Linux操作系統(tǒng)目前已經(jīng)成為世界領(lǐng)先的服務(wù)器操作系統(tǒng)，開發(fā)者們對其核心編程技術(shù)的掌握，已成為各大企業(yè)用人的重要考考慮因素。將通過完整并系統(tǒng)性地講解Linux操作系統(tǒng)的核心編程原理，助您快速理解并掌握Linux核心架構(gòu)。
一、Linux核心編程的概念及應(yīng)用價值分析
1、概念
Linux核心編程，顧名思義，是對Linux操作系統(tǒng)核心進(jìn)行編程、開發(fā)以及維護(hù)的過程。若想深入了解Linux操作系統(tǒng)，掌握和應(yīng)用其中的各種技術(shù)，就必須學(xué)習(xí)Linux核心編程。學(xué)習(xí)該技術(shù)的過程，其實就是通過編程了解Linux底層內(nèi)核的實現(xiàn)原理，掌握系統(tǒng)底層運行的原理及優(yōu)化方法，為企業(yè)Linux系統(tǒng)的應(yīng)用、開發(fā)、維護(hù)等環(huán)節(jié)提供強有力的支持。
2、應(yīng)用價值
Linux操作系統(tǒng)是目前全球使用廣泛的服務(wù)器操作系統(tǒng)，各大企業(yè)機房等需要大量數(shù)量的服務(wù)器配合完成工作任務(wù)。Linux核心編程作為一門底層技術(shù)，可以幫助開發(fā)者更加深入的了解Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核，從而在開發(fā)、運維與問題排查中發(fā)揮重要的作用。
二、詳細(xì)講解Linux核心編程知識
1、概述
Linux操作系統(tǒng)是開源免費的操作系統(tǒng)。因此，當(dāng)我們在進(jìn)行Linux核心編程時應(yīng)該具備良好的編程習(xí)慣和開發(fā)方法，高效編寫代碼，并解決Linux底層的系統(tǒng)故障，以提高系統(tǒng)性能。
Linux核心編程主要分為以下三個方面：
– 編寫Linux的驅(qū)動，包括硬件驅(qū)動以及網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動等。
– 編寫系統(tǒng)調(diào)用，包括對現(xiàn)有調(diào)用的二次開發(fā)，也可能是開發(fā)新的調(diào)用。
– 對Linux內(nèi)核進(jìn)行修改，包括對內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、調(diào)度、中斷處理等方面的修改。
2、Linux核心編程必備技能
Linux核心編程需要懂得Linux系統(tǒng)編程，并熟悉C語言、操作系統(tǒng)原理、計算機組成原理等基礎(chǔ)知識。同時也需要了解如下技術(shù)基礎(chǔ)：
（1）網(wǎng)絡(luò)知識
網(wǎng)絡(luò)屬于一項比較底層的技術(shù)，一個優(yōu)秀的Linux核心工程師必須具備網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的知識，了解各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，熟悉TCP/IP協(xié)議。
（2）文件驅(qū)動
文件系統(tǒng)是Linux系統(tǒng)的一大特第，其驅(qū)動程序的編寫多數(shù)情況下都需要使用標(biāo)準(zhǔn)I/O庫；打開文件是基于內(nèi)核的VFS或者POSIX接口調(diào)用的實現(xiàn)，而且文件系統(tǒng)的宏觀調(diào)度是由內(nèi)核的調(diào)度器來實現(xiàn)的。
（3）中斷處理
IO操作是Linux系統(tǒng)中特別重要的部分，內(nèi)核運行時會有一個或多個中斷并發(fā)的干擾。因此，處理中斷時必須對內(nèi)核進(jìn)行鎖定，以便系統(tǒng)能夠順利的處理數(shù)據(jù)。
（4）內(nèi)存管理
Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理功能比較強大，其虛擬內(nèi)存管理的實現(xiàn)可以讓多個進(jìn)程 共享內(nèi)存，使得計算機在資源上得到充分的利用。
3、Linux核心編程要素詳解
在學(xué)習(xí)Linux核心編程過程中，我們需要學(xué)會一些基于內(nèi)核操作的主要要素，以快速入門。
（1）模塊化構(gòu)架設(shè)計
Linux的模塊具備非常好的擴展性，也是核心內(nèi)存結(jié)構(gòu)的一個重要部分。對與Linux軟件內(nèi)核，用戶通過編寫自己的模塊來拓展內(nèi)核，提高Linux的自適應(yīng)能力。
（2）進(jìn)程的狀態(tài)
在Linux操作系統(tǒng)中，每一個進(jìn)程都有自己的狀態(tài)，這些狀態(tài)隨著進(jìn)程的執(zhí)行發(fā)生改變。按照各個進(jìn)程的狀態(tài)來區(qū)分，可以更好地理解進(jìn)程的生命周期。
（3）內(nèi)核對象
開發(fā)者如果想要在Linux內(nèi)核編程中添加自己的內(nèi)核對象，必須要掌握相關(guān)知識，以便給系統(tǒng)添加特定的功能和控制。
4、如何學(xué)習(xí)Linux核心編程
（1）尋找合適的開發(fā)環(huán)境
Linux核心編程相對于一般應(yīng)用編程難度大，所需要的工具也比較特殊。如果沒有一個好的開發(fā)環(huán)境，學(xué)習(xí)起來將非常困難?？梢栽诠俜皆蠢锩嬲乙粋€Ubuntu的環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)。
（2）學(xué)習(xí)Linux核心基礎(chǔ)知識
Linux內(nèi)核是我們的奮斗方向，但不代表我們可以將一切都放在那里了不管。掌握一些基礎(chǔ)知識，對我們的學(xué)習(xí)和掌握方式都有極大的幫助。
（3）關(guān)注文檔，搜索在線資源
已有非常多優(yōu)秀的Linux核心編程文章、技術(shù)博客、技術(shù)論壇等可供學(xué)習(xí)參考，關(guān)注這些文章、博客將有助于我們更好的學(xué)習(xí)。
三、結(jié)語
掌握Linux核心編程技術(shù)是一個需要時間和努力的過程，但它也是非常值得學(xué)習(xí)的技術(shù)，為企業(yè)Linux系統(tǒng)的應(yīng)用、開發(fā)、維護(hù)等環(huán)節(jié)提供了強有力的支持。通過，希望能夠幫助您更好地掌握Linux核心架構(gòu)，從而在行業(yè)中取得更大的成功！
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書名：Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)詳解
作者：宋寶華
豆瓣評分：6.5
出版社：機械工業(yè)出版社
出版年份：2023-8
頁數(shù)：618
內(nèi)容簡介：
對于嵌入式工程師來說，進(jìn)入更高階段后，學(xué)習(xí)Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)無疑就是職業(yè)生涯的一次“重生”。這是因為Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)不僅僅涉及操作系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，開發(fā)方式的轉(zhuǎn)換，更重要的是思維上的轉(zhuǎn)變纖畢帆。對于Linux這樣一個復(fù)雜系統(tǒng)，如何從復(fù)雜的代碼中抓住設(shè)備驅(qū)動開發(fā)的關(guān)鍵是任何一個Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)者入門時需要面對的挑戰(zhàn)。除了知識、工具之外，往往還需要思路上的指導(dǎo)。本書不但幫助Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)的初學(xué)者厘清必要的概念，還從具體的實例、設(shè)備驅(qū)動開發(fā)的指導(dǎo)原則循序漸進(jìn)地引導(dǎo)讀者漸入學(xué)習(xí)佳境。為了讓讀者能夠達(dá)到Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)的至臻境界，作者更是從軟件工程的角度抽象出設(shè)備驅(qū)動開發(fā)的一般思想。毫無疑問，本書將成為讀者學(xué)習(xí)Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)過程中的一座“燈塔”。
作者簡介：
宋寶華，
Linux布道者，知名嵌入式系統(tǒng)專家，《Essential Linux Device Drivers》譯者。作為最早從事Linux內(nèi)核與設(shè)備驅(qū)動研究的專家之一，他在眾多國內(nèi)外知名企業(yè)開展Linux技術(shù)培訓(xùn)。他也是一位活躍的Linux開發(fā)者和深度實毀雹踐者，為Linux官方內(nèi)核貢獻(xiàn)了大量的數(shù)明Linux源碼并承擔(dān)代碼審核工作。至今已向Linux官方內(nèi)核提交逾數(shù)萬行代碼和幾百個補丁。他的《Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)詳解》系列書在嵌入式Linux開發(fā)者中有口皆碑，是眾多Linux書籍中為數(shù)不多的暢銷書。
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