《用“芯”探核：基于龍芯的Linux內核探索解析》是一本基于龍芯平臺，結合源代碼來探索和解析Linux-5.x內核的書。

市面上解析Linux 內核的經典書籍已有不少，尤其是被稱為Linux 內核領域的“四庫全書”：《Linux 內核設計與實現》 《Linux設備驅動程序》 《深入理解Linux 內核》和《Linux內核源代碼情景分析》。

但是，一方面，大多數已有書籍是基于X86 或者ARM 體系結構的；另一方面，大多數已有書籍基于2.4 版本或者2.6 版本的Linux 內核，雖然近年來有了許多不錯的原創新書。

同時，一直以來，從事龍芯內核開發工作的“標準教程”是《龍芯處理器用戶手冊》、《MIPS 體系結構透視》和《深入理解Linux 內核》。然而，《龍芯處理器用戶手冊》不涉及Linux 內核；《MIPS 體系結構透視》講述的是傳統的MIPS 處理器，離真正的龍芯差距太大；而《深入理解Linux 內核》所使用的內核版本又過于陳舊。

因此，正如中科院計算所研究員張福新在推薦語中說的：“這本基于龍芯平臺的內核開發書籍的出版，恰逢其時。”

本書作者：陳華才
博士，高級工程師?，F任江蘇航天龍夢信息技術有限公司副總工程師，負責龍芯3 號處理器的內核開發。作為Linux內核中MIPS/ 龍芯3 號的Maintainer，向Linux 內核官方提交了大量的代碼。

為什么寫這本書？

我是誰？我就是一個既愛Linux也愛龍芯的開發者。十六年前開始接觸Linux內核，十二年前開始接觸龍芯電腦，十年前加入龍芯產業化基地，十年來伴隨著龍芯一起成長，如今已成為Linux內核中龍芯3號的Maintainer。

有人說，“干一行，愛一行”，但我覺得“愛一行，干一行”更加符合可持續發展。龍芯和Linux都是我所愛，研究起來動力十足。一直以來，我在閱讀內核源代碼時都有做筆記的習慣，因為人腦畢竟容量有限，在知識體系不斷擴張的過程中，筆記是必不可少的。我做筆記的方法以“代碼摘抄+適度精簡+注釋解析”為主，但是隨著時間的發展和內核版本的升級，筆記總量越來越大，不同版本中的同名函數也已經變得面目全非。于是，我經常不得不在筆記中記錄源代碼的多個版本，并且在代碼片段的開始處加上版本標識。雖然說筆記主要是給自己看的，但正如熱力學第二定律所昭示的一樣，筆記的可讀性已經不可避免地越來越差了(熵值太大)。

于是乎，便萌生了整理筆記并編寫成書的想法。最初的想法成型于2013～2014年，但真正開始動筆的時候是2015年。在寫書的過程中，解析方法盡量保留了筆記中精簡代碼的特點，但在內核版本的選擇上全部采用了最新的LTS版本(長期維護穩定版本)，即5.4.x版本。

用“芯”探核 基于龍芯的Linux內核探索解析

這本書選擇了哪些內容？

全書以龍芯平臺為重點，主要解析Linux 內核源代碼。首先對龍芯處理器和Linux 內核進行概括性的介紹，并引入一種快速而有效的代碼閱讀方法，即“先觀其大略，再咬文嚼字”。

操作系統是整個計算機的管理者，其本質上是一個大型軟件平臺，順著程序的執行流程一起前進是自然而然的事情。因此，從Linux內核在龍芯計算機上的啟動過程開始研究Linux 內核是一個比較好的切入點，以此獲得一個對龍芯處理器和Linux 內核的宏觀印象。

內核是操作系統中最基礎、最重要的部分，其三大基本功能分別是中斷/異常處理、內存管理、進程管理。這3章內容盡量遵循“從基礎到上層”和“廣度優先深度其次”的寫作原則，更方便讀者根據自己的需求安排閱讀順序。Linux內核支持X86、ARM、MIPS、PowerPC等多種體系結構，但對上層應用提供了基本一致的操作接口。因此，內核的三大基本功能中一部分是體系結構相關的特定內容，一部分是體系結構無關的通用框架。

由于Linux 是一體化內核操作系統，因此設備驅動也放在內核層實現。設備驅動所涵蓋的范圍非常廣泛，本書不可能面面俱到，只選取了兩種常用的典型設備驅動——Radeon 顯卡與E1000E 網卡，來做舉例性的原理說明。

Linux內核博大精深，本書雖然洋洋灑灑幾百頁，然而在兩千多萬行源代碼實不過是滄海一粟。雖然我試圖讓內容覆蓋更加全面，但也只是涉及了內核啟動、異常中斷、內存管理、進程管理、設備驅動和電源管理等幾個常見話題，而對于文件系統、網絡協議等方面的內容幾乎只字未提。

怎樣閱讀上千萬行的源代碼？

閱讀軟件源代碼是每個開發者的必由之路，尤其是內核開發者。因為內核開發在很大程度上并不是重新發明輪子，而是深入理解并盡量復用現有的內核設計框架，然后參照相似的功能模塊去添加或改寫某項需要的功能。在對內核整體框架以及某些子系統融會貫通以后，才有可能站在巨人的肩膀上去改進框架本身，實現自主創新。

閱讀代碼有“廣度優先”和“深度優先”兩種方式。代碼好比一棵樹，“廣度優先”就是說我們要先找到主干，然后搞清楚主干上有幾根樹枝，再去某條感興趣的樹枝上尋找有意義的葉子；而“深度優先”指的是是碰到第一根樹枝，就趕緊深入進去把所有的葉子給找出來。本書建議以廣度優先為主，但在適當的時候也需要兼顧深度。因此，本書使用“樹形視圖”和“鏈式視圖”來解析內核源代碼，而這也是我以及我的同事在日常工作中常使用的方法。樹形視圖具有廣度，能夠快速理解大型函數的主干；鏈式視圖具有深度，能夠直觀理解重點函數的調用。

(樹形視圖)

(鏈式視圖)

在很多現有的書籍中，都會使用流程圖來描述代碼邏輯。然而，流程圖雖然直觀，但是其描述能力有限(尤其是缺乏樹形視圖的層次化表達能力)，往往很難精確描述一個函數的執行過程。而一個費盡心機畫出來的精確的流程圖，往往又會因為其復雜性而失去了直觀的功能。并且，單靠流程圖并不能完全理解源代碼，而是需要將源代碼與流程圖兩相對照。

因此，本書盡量用精簡版的源代碼(即樹形視圖和鏈式視圖)來代替流程圖，一方面可以快速理解多級函數的復雜調用關系，另一方面可以不需要在源代碼和流程圖之間反復切換。

本書除了引入樹形視圖和鏈式視圖，在開篇第1章首先介紹了“先觀其大略，再咬文嚼字”的代碼閱讀方法。具體來說分為四個步驟，即“找準入口點”“理清主脈絡”“顧名思義看功能”“理解補丁文件”。

從2015年開始動筆，到如今《用“芯”探核：基于龍芯的Linux內核探索解析》一書成型，其中的曲折艱辛實在是不足為外人道矣。在寫書過程中，當我試圖將一個基本原理向眾人闡述明白的時候，才發現，其實之前自己只是似懂非懂。甚至可以說，寫書最大的受益者是自己，因為整個知識體系真正得到了全面的升華。

謹以此書，獻給一起為信息產業自主化而奮斗的同仁們。也希望此書，能給讀者帶來實質性的收獲。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的linux内核深度解析_十年磨一剑，第一本龙芯平台的Linux内核书来了的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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