linux內核分析與應用
A. 《linux內核探秘深入解析文件系統和設備驅動的架構與設計》epub下載在線閱讀，求百度網盤雲資源
《Linux內核探秘》（高劍林）電子書網盤下載免費在線閱讀
資源鏈接：
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書名：Linux內核探秘
作者：高劍林
豆瓣評分：6.7
出版社：機械工業出版社
出版年份：2013-12-1
頁數：232
內容簡介：
《Linux內核探秘：深入解析文件系統和設備驅動的架構與設計》從工業需求角度出發，注重效率和實用性，是幫助內核研發及調試、驅動開發等領域工程師正確認識並高效利用Linux內核的難得佳作！作者是騰訊公司資深的Linux內核專家和存儲系統專家，在該領域工作和研究的10餘年間，面試了數百位Linux內核工程師，深知學習Linux內核過程中經常遇到的困惑，以及在工作中容易犯的錯誤。基於這些原因作者撰寫了本書。本書出發點和寫作方式可謂獨辟蹊徑，將Linux內核分為兩個維度，一是基礎部分和應用部分，二是內核架構和內核實現，將兩個維有機統一，深入分析了Linux內核的文件系統、設備驅動的架構設計與實現原理。
《Linux內核探秘：深入解析文件系統和設備驅動的架構與設計》在邏輯上分為三部分：第一部分（第1～2章）首先將內核層劃分為基礎層和應用層，講解了基礎層包含的服務和數據結構，以及應用層包含的各種功能，然後對文件系統的架構進行了提綱挈領的介紹，為讀者學習後面的知識打下基礎；第二部分（第3～9章）從設備到匯流排到驅動，逐步深入，剖析了設備的總體架構、為設備服務的特殊文件系統sysfs、字元設備和input設備、platform匯流排、serio匯流排、PCI匯流排、塊設備的實現原理和工作機制；第三部分（第10～13章）對文件系統的讀寫機制進行了深入分析，最後通過一個真實文件系統ext2，復習本書所有知識點。
作者簡介：
高劍林，資深Linux內核專家、存儲系統專家、嵌入式系統專家。先後就職於華為、UT斯達康、賽門鐵克等公司，從事路由器設備研發、軟體開發和存儲系統研究相關的工作10餘年，經驗非常豐富。現就職於騰訊，負責存儲系統的開發和研究。
B. 如何linux內核報告問題
Linux Kernel BUG:soft lockup CPU#1 stuck分析
1.線上內核bug日誌
kernel: Deltaway too big! 18428729675200069867 ts=18446743954022816244 write stamp =18014278822746377
kernel:------------[ cut here ]------------
kernel:WARNING: at kernel/trace/ring_buffer.c:1988 rb_reserve_next_event+0x2ce/0x370()(Not tainted)
kernel:Hardware name: ProLiant DL360 G7
kernel:Moles linked in: fuse ipv6 power_meter bnx2 sg microcode serio_raw iTCO_wdtiTCO_vendor_support hpilo hpwdt i7core_edac edac_core shpchp ext4 mbcache jbd2sd_mod crc_t10dif hpsa radeon ttm drm_kms_helper drm i2c_algo_bit i2c_coredm_mirror dm_region_hash dm_log dm_mod [last unloaded: scsi_wait_scan]
kernel: Pid:5483, comm: master Not tainted 2.6.32-220.el6.x86_64 #1
kernel: CallTrace:
kernel:[<ffffffff81069b77>] ? warn_slowpath_common+0x87/0xc0
kernel:[<ffffffff81069bca>] ? warn_slowpath_null+0x1a/0x20
kernel:[<ffffffff810ea8ae>] ? rb_reserve_next_event+0x2ce/0x370
kernel:[<ffffffff810eab02>] ? ring_buffer_lock_reserve+0xa2/0x160
kernel:[<ffffffff810ec97c>] ? trace_buffer_lock_reserve+0x2c/0x70
kernel:[<ffffffff810ecb16>] ? trace_current_buffer_lock_reserve+0x16/0x20
kernel:[<ffffffff8107ae1e>] ? ftrace_raw_event_hrtimer_cancel+0x4e/0xb0
kernel:[<ffffffff81095e7a>] ? hrtimer_try_to_cancel+0xba/0xd0
kernel:[<ffffffff8106f634>] ? do_setitimer+0xd4/0x220
kernel:[<ffffffff8106f88a>] ? alarm_setitimer+0x3a/0x60
kernel:[<ffffffff8107c27e>] ? sys_alarm+0xe/0x20
kernel:[<ffffffff8100b308>] ? tracesys+0xd9/0xde
kernel: ---[end trace 4d0a1ef2e62cb1a2 ]---
abrt-mp-oops: Reported 1 kernel oopses to Abrt
kernel: BUG: softlockup - CPU#11 stuck for 4278190091s! [qmgr:5492]
kernel:Moles linked in: fuse ipv6 power_meter bnx2 sg microcode serio_raw iTCO_wdtiTCO_vendor_support hpilo hpwdt i7core_edac edac_core shpchp ext4 mbcache jbd2sd_mod crc_t10dif hpsa radeon ttm drm_kms_helper drm i2c_algo_bit i2c_coredm_mirror dm_region_hash dm_log dm_mod [last unloaded: scsi_wait_scan]
kernel: CPU 11
kernel:Moles linked in: fuse ipv6 power_meter bnx2 sg microcode serio_raw iTCO_wdtiTCO_vendor_support hpilo hpwdt i7core_edac edac_core shpchp ext4 mbcache jbd2sd_mod crc_t10dif hpsa radeon ttm drm_kms_helper drm i2c_algo_bit i2c_coredm_mirror dm_region_hash dm_log dm_mod [last unloaded: scsi_wait_scan]
kernel:
kernel: Pid:5492, comm: qmgr Tainted: G W ---------------- 2.6.32-220.el6.x86_64 #1 HPProLiant DL360 G7
kernel: RIP:0010:[<ffffffff8106f730>] [<ffffffff8106f730>]do_setitimer+0x1d0/0x220
kernel: RSP:0018:ffff88080a661ef8 EFLAGS: 00000286
kernel: RAX:ffff88080b175a08 RBX: ffff88080a661f18 RCX: 0000000000000000
kernel: RDX:0000000000000000 RSI: 0000000000000082 RDI: ffff88080c8c4c40
kernel: RBP:ffffffff8100bc0e R08: 0000000000000000 R09: 0099d7270e01c3f1
kernel: R10:0000000000000000 R11: 0000000000000246 R12: ffffffff810ef9a3
kernel: R13:ffff88080a661e88 R14: 0000000000000000 R15: ffff88080a65a544
kernel: FS:00007f10b245f7c0(0000) GS:ffff88083c4a0000(0000) knlGS:0000000000000000
kernel: CS:0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 000000008005003b
kernel: CR2:00007ff955977380 CR3: 000000100a80b000 CR4: 00000000000006e0
kernel: DR0:0000000000000000 DR1: 0000000000000000 DR2: 0000000000000000
kernel: DR3:0000000000000000 DR6: 00000000ffff0ff0 DR7: 0000000000000400
kernel:Process qmgr (pid: 5492, threadinfo ffff88080a660000, task ffff880809577500)
kernel: Stack:
kernel:00007f10b323def0 00007f10b248ead0 00007f10b26d0f78 00007f10b248ede0
kernel:<0> ffff88080a661f68 ffffffff8106f88a 0000000000000000 0000000000000000
kernel:<0> 000000000000014c 00000000000f423d 0000000000000000 0000000000000000
kernel: CallTrace:
kernel:[<ffffffff8106f88a>] ? alarm_setitimer+0x3a/0x60
kernel:[<ffffffff8107c27e>] ? sys_alarm+0xe/0x20
kernel:[<ffffffff8100b308>] ? tracesys+0xd9/0xde
kernel: Code:89 ef e8 74 66 02 00 83 3d 15 69 b5 00 00 75 37 49 8b 84 24 70 07 00 00 48 0508 08 00 00 66 ff 00 66 66 90 fb 66 0f 1f 44 00 00 <31> c0 e9 64 fe ff ff49 8b 84 24 68 07 00 00 48 c7 80 d0 00 00
kernel: CallTrace:
kernel:[<ffffffff8106f769>] ? do_setitimer+0x209/0x220
kernel:[<ffffffff8106f88a>] ? alarm_setitimer+0x3a/0x60
kernel:[<ffffffff8107c27e>] ? sys_alarm+0xe/0x20
kernel:[<ffffffff8100b308>] ? tracesys+0xd9/0xde
abrt-mp-oops: Reported 1 kernel oopses to Abrt
2.內核軟死鎖（soft lockup）bug原因分析
Soft lockup名稱解釋：所謂，soft lockup就是說，這個bug沒有讓系統徹底死機，但是若干個進程（或者kernel thread）被鎖死在了某個狀態（一般在內核區域），很多情況下這個是由於內核鎖的使用的問題。
Linux內核對於每一個cpu都有一個監控進程，在技術界這個叫做watchdog（看門狗）。通過ps –ef | grep watchdog能夠看見，進程名稱大概是watchdog/X（數字：cpu邏輯編號1/2/3/4之類的）。這個進程或者線程每一秒鍾運行一次，否則會睡眠和待機。這個進程運行會收集每一個cpu運行時使用數據的時間並且存放到屬於每個cpu自己的內核數據結構。在內核中有很多特定的中斷函數。這些中斷函數會調用soft lockup計數，他會使用當前的時間戳與特定（對應的）cpu的內核數據結構中保存的時間對比，如果發現當前的時間戳比對應cpu保存的時間大於設定的閥值，他就假設監測進程或看門狗線程在一個相當可觀的時間還沒有執。Cpu軟鎖為什麼會產生，是怎麼產生的？如果linux內核是經過精心設計安排的CPU調度訪問，那麼怎麼會產生cpu軟死鎖？那麼只能說由於用戶開發的或者第三方軟體引入，看我們伺服器內核panic的原因就是qmgr進程引起。因為每一個無限的循環都會一直有一個cpu的執行流程（qmgr進程示一個後台郵件的消息隊列服務進程），並且擁有一定的優先順序。Cpu調度器調度一個驅動程序來運行，如果這個驅動程序有問題並且沒有被檢測到，那麼這個驅動程序將會暫用cpu的很長時間。根據前面的描述，看門狗進程會抓住（catch）這一點並且拋出一個軟死鎖（soft lockup）錯誤。軟死鎖會掛起cpu使你的系統不可用。
如果是用戶空間的進程或線程引起的問題backtrace是不會有內容的，如果內核線程那麼在soft lockup消息中會顯示出backtrace信息。
3.根據linux內核源碼分析錯誤
根據我們第一部分內核拋出的錯誤信息和call trace（linux內核的跟蹤子系統）來分析產生的具體原因。
首先根據我們的centos版本安裝相應的linux內核源碼，具體步驟如下：
（1）下載源碼的rpm包kernel-2.6.32-220.17.1.el6.src.rpm
（2）安裝相應的依賴庫，命令：yuminstall rpm-build redhat-rpm-config asciidoc newt-devel
（3）安裝源碼包：rpm -ikernel-2.6.32-220.17.1.el6.src.rpm
（4）進入建立源碼的目錄：cd~/rpmbuild/SPECS
（5）建立生成源碼目錄：rpmbuild-bp --target=`uname -m` kernel.spec
下面開始真正的根據內核bug日誌分析源碼：
（1）第一階段內核錯誤日誌分析（時間在Dec 4 14:03:34這個階段的日誌輸出代碼分析，其實這部分代碼不會導致cpu軟死鎖，主要是第二階段錯誤日誌顯示導致cpu軟死鎖）
我們首先通過日誌定位到相關源代碼：看下面日誌：Dec 4 14:03:34 BP-YZH-1-xxxx kernel: WARNING: atkernel/trace/ring_buffer.c:1988 rb_reserve_next_event+0x2ce/0x370() (Not tainted)
根據日誌內容我們可以很容易的定位到kernel/trace/ring_buffer.c這個文件的1988行代碼如下：WARN_ON(1)。
先簡單解釋一下WARN_ON的作用：WARN_ON只是列印出當前棧信息，不會panic。所以會看到後面有一大堆的棧信息。這個宏定義如下：
#ifndef WARN_ON
#defineWARN_ON(condition) ({ \
int __ret_warn_on = !!(condition); \
if (unlikely(__ret_warn_on)) \
__WARN(); \
unlikely(__ret_warn_on); \
})
#endif
這個宏很簡單保證傳遞進來的條件值為0或者1（兩次邏輯非操作的結果），然後使用分支預測技術（保證執行概率大的分支緊鄰上面的指令）判斷是否需要調用__WARN()宏定義。如果滿足條件執行了__WARN()宏定義也接著執行一條空指令;。上面調用WARN_ON宏是傳遞的1，所以會執行__WARN()。下面繼續看一下__WARN()宏定義如下：
#define __WARN() warn_slowpath_null(__FILE__,__LINE__)
從接下來的call trace信息中我們也確實發現調用了warn_slowpath_null這個函數。通過在linux內核源代碼中搜索這個函數的實現，發現在panic.c（內核恐慌時的相關功能實現）中實現如下：
voidwarn_slowpath_null(const char *file, int line)
{
warn_slowpath_common(file, line,__builtin_return_address(0),
TAINT_WARN, NULL);
}
EXPORT_SYMBOL(warn_slowpath_null);//都出這個符號，讓其他模塊可以使用這個函數
同樣的我們看到了warn_slowpath_common這個函數，而在call trace當中這個函數在warn_slowpath_null函數之前列印出來，再次印證了這個流程是正確的。同樣在panic.c這個文件中我發現了warn_slowpath_common這個函數的實現如下：
static voidwarn_slowpath_common(const char *file, int line, void *caller,
unsigned taint, struct slowpath_args *args)
{
const char *board;
printk(KERN_WARNING "------------[ cut here]------------\n");
printk(KERN_WARNING "WARNING: at %s:%d %pS()(%s)\n",
file, line, caller, print_tainted());
board = dmi_get_system_info(DMI_PRODUCT_NAME);//得到dmi系統信息
if (board)
printk(KERN_WARNING "Hardware name:%s\n", board);//通過我們的日誌信息可以發現我們硬體名稱是ProLiant DL360 G7
if (args)
vprintk(args->fmt, args->args);
print_moles();//列印系統模塊信息
mp_stack();//mp信息輸出（call trace開始）
print_oops_end_marker();//列印oops結束
add_taint(taint);
}
分析這個函數的實現不難發現我們的很多日誌信息從這里開始輸出，包括列印一些系統信息，就不繼續深入分析了（請看代碼注釋，裡面調用相關函數列印對應信息，通過我分析這些函數的實現和我們的日誌信息完全能夠對應，其中mp_stack是與cpu體系結構相關的，我們的伺服器應該是屬於x86體系）。這里在繼續分析一下mp_stack函數的實現，因為這個是與cpu體系結構相關的，而且這個函數直接反應出導致內核panic的相關進程。這個函數實現如下：
/*
* The architecture-independent mp_stackgenerator
*/
void mp_stack(void)
{
unsigned long stack;
printk("Pid: %d, comm: %.20s %s %s %.*s\n",
current->pid, current->comm,print_tainted(),
init_utsname()->release,
(int
C. Linux內核應該怎麼去學習
學嵌入式Linux要先學以下幾點：
1.c語言。要有C語言的基礎，當然越熟練越好，不熟也沒關系，具備基本技能就可以：比如寫一個數組排序、輸入數字求和什麼的。C語言的學習就是多些多練。
2.Linux基礎
Linux操作系統的概念、安裝方法，詳細了解Linux下的目錄結構、基本命令、編輯器VI ,編譯器GCC，調試器GDB和 Make 項目管理工具, Shell、 Makefile腳本編寫等知識，嵌入式開發環境的搭建。
3.Linux系統編程
重點學習標准I/O庫，Linux多任務編程中的多進程和多線程，以及進程間通信(pipe、FIFO、消息隊列、共享內存、signal、信號量等)，同步與互斥對共享資源訪問控制等重要知識，主要提升對Linux應用開發的理解和代碼調試的能力。
4.Linux網路編程
計算機網路在嵌入式Linux系統應用開發過程中使用非常廣泛，通過Linux網路發展、TCP/IP協議、socket編程、TCP網路編程、UDP網路編程、Web編程開發等方面入手，全面了解Linux網路應用程序開發。重點學習網路編程相關API，熟練掌握TCP協議伺服器的編程方法和並發伺服器的實現，了解HTTP協議及其實現方法，熟悉UDP廣播、多播的原理及編程方法，掌握混合C/S架構網路通信系統的設計，熟悉HTML,Javascript等Web編程技術及實現方法。
5.數據結構與演算法
數據結構及演算法在嵌入式底層驅動、通信協議、及各種引擎開發中會得到大量應用，對其掌握的好壞直接影響程序的效率、簡潔及健壯性。此階段的學習要重點理解數據結構與演算法的基礎內容，包括順序表、鏈表、隊列、棧、樹、圖、哈希表、各種查找排序演算法等應用及其C語言實現過程。
6.Cortex A8 、Linux 平台開發
通過基於ARM Cortex-A8處理s5pv210了解晶元手冊的基本閱讀技巧，掌握s5pv210系統資源、時鍾控制器、電源管理、異常中斷控制器、nand flash控制器等模塊，為底層平台搭建做好准備。Linux平台包括內核裁減、內核移植、交叉編譯、GNU工具使用、內核調試、Bootloader介紹、製作與原理分析、根文件系統製作以及向內核中添加自己的模塊，並在s5pv210實驗平台上運行自己製作的Linux系統,集成部署Linux系統整個流程。同時了解Android操作系統開發流程。Android系統是基於Linux平台的開源操作系統，該平台由操作系統、中間件、用戶界面和應用軟體組成，是首個為移動終端打造的真正開放和完整的移動軟體，目前它的應用不再局限於移動終端，還包括數據電視、機頂盒、PDA等消費類電子產品。
7.驅動開發
驅動程序設計是嵌入式Linux開發工作中重要的一部分，也是比較困難的一部分。本階段的學習要熟悉Linux的內核機制、驅動程序與用戶級應用程序的介面，掌握系統對設備的並發操作。熟悉所開發硬體的工作原理，具備ARM硬體介面的基礎知識，熟悉ARM Cortex-A8處理器s5pv210各資源、掌握Linux設備驅動原理框架，熟悉工程中常見Linux高級字元設備、塊設備、網路設備、USB設備等驅動開發，在工作中能獨立勝任底層驅動開發。
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E. 學習Linux的步驟是怎樣的
對於Linux的學習，可以分為四個階段，Linux初級入門階段→Linux中級進階→Linux高級進階→Linux資深方向細化階段
第一階段：初級階段
初級階段需要把linux學習路線搞清楚，任何學習都是循序漸進的，所以學linux也是需要有一定的路線。
1. Linux基礎知識、基本命令；
2. Linux用戶及許可權基礎；
3. Linux系統進程管理進階；
4. linux高效文本、文件處理命令；
5. shell腳本入門
第二階段:中級進階
中級進階需要在充分了解linux原理和基礎知識之後，對上層的應用和服務進行深入學習，其中說到服務肯定涉及到網路的相關知識，是需要花時間學習的。
1. TCP/IP網路基礎；
2. Linux企業常用服務；
3. Linux企業級安全原理和防範技巧；
4. 加密/解密原理及數據安全、系統服務訪問控制及服務安全基礎；
5. iptables安全策略構建；
6. shell腳本進階；
7. MySQL應用原理及管理入門
第三階段：Linux高級進階
1. http服務代理緩存加速；
2. 企業級負載集群；
3. 企業級高可用集群；
4. 運維監控zabbix詳解；
5. 運維自動化學習；
第四階段：Linux資深方向細化
1. 大數據方向；
2. 雲計算方向；
3. 運維開發；
4. 自動化運維；
5. 運維架構師
以上是Linux的一個學習方向和路線，對於Linux學習是一個需要堅持的過程，也許通過自學或者培訓，3至6個月都可以把基本知識學會，但是重在實踐，深入的思考和不斷的摸索，你會發現Linux更多的美！
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簡介：《Linux內核探秘：深入解析文件系統和設備驅動的架構與設計》從工業需求角度出發，注重效率和實用性，是幫助內核研發及調試、驅動開發等領域工程師正確認識並高效利用Linux內核的難得佳作！作者是騰訊公司資深的Linux內核專家和存儲系統專家，在該領域工作和研究的10餘年間，面試了數百位Linux內核工程師，深知學習Linux內核過程中經常遇到的困惑，以及在工作中容易犯的錯誤。基於這些原因作者撰寫了《Linux內核探秘：深入解析文件系統和設備驅動的架構與設計》。《Linux內核探秘：深入解析文件系統和設備驅動的架構與設計》出發點和寫作方式可謂獨辟蹊徑，將Linux內核分為兩個維度，一是基礎部分和應用部分，二是內核架構和內核實現，將兩個維有機統一，深入分析了Linux內核的文件系統、設備驅動的架構設計與實現原理。
G. 學習Linux內核能用來干什麼
我個人的理解是：1、了解Linux內核的具體工作細節，對我們系統編程來說是非常有用處的，比如你了解了某個系統調用在內核中是怎麼實現，用起來就會更加得心應手。2、學習Linux內核的工作原理和具體實現細節，本身就是一種挑戰，內核是個非常龐大的工程，無論是從理論還是實現細節理解起來就是很有難度的，如果我們能堅持的把內核中某個子模塊完全的理解後，一定會提升自己的自信心，無論以後我們是做內核編程，還是系統編程。3、Linux內核開發工程師幾乎都是全球最著名的內核黑客，內核代碼里有無數的編程技巧值得我們學習，它就是一個代碼的寶庫。4、分析Linux內核代碼，無疑對我們編寫內核模塊是有巨大幫助的。內核函數無非是內核給我們提供的介面，但是了解內核函數的具體實現，能更好的編寫驅動程序。
H. c語言是幹嘛的
C語言是用來編寫系統的。
最開始，人們手裡除了機器碼就是匯編，沒有別的語言。但是匯編有很多硬體相關的特性，可移植性差。貝爾實驗室要解決這一問題，就研發了C語言。
C語言可以跨平台，一份代碼，配上不同的編譯器就可以在各大電腦上運行。除此之外，C語言效率驚人，在某些情況中，如果匯編水平中等以下，編出來的匯編甚至沒有C語言生成的機器碼快。
現在，NOIP（現更名為CSP-J和CSP-S）僅允許初賽和復賽使用三種語言：Pascal、C、C++，C語言的重要性不言而喻。
雖然邁入了互聯網時代，但是C語言的地位也沒有低到可以忽略。C語言在對空間和時間要求較高的設備（如嵌入式設備）中發揮著重要功能，也可以編寫各大語言的編譯器，有著比較重要的地位。
I. 如何學習Linux內核該學習哪些方面的知識謝謝！！！
最早接觸inux是看了《linux操作系統實用教程》，98~99年的光景，學習了簡單的操作和內核編譯，那時候開始注意並學習內核。看的第一本是《Unix環境高級編程》，看了一部分沒看完，開始對
if(!(p=fork()))
{
…………
}
else
{
……
}
結構恨意很疑惑，這和一般的應用程序邏輯相背，因此想搞明白內核在干什麼，怎麼乾的。開始買了《操作系統設計與實現》，上下冊，下冊全是minix操作系統內核代碼。它和linux完全不同的，一個是微內核，一個單內核。即便看懂了minix,linux也要從頭看起，反之亦然。因此後來沒鑽進去。我看的第一本Linux內核書是李善平老師的《linux操作系統實驗教程》，當時市面上關於內核的書很少，這本是講2.0.35版的好像，似懂非懂。就開始邊看邊讀源代碼，間或看點操作系統原理的書，有不懂得在論壇上提問，這樣慢慢琢磨，就有點懂了。現在比當時好多了，很多內核的書，各方面剖析得很詳盡。不過要學懂，還是要：1、有好奇心和興趣 2、看書、讀代碼，這樣能夠比較懂。要進一步提高的話還要學會修改內核。有以下書籍可以參考：
1、《linux內核完全剖析》0.11版內核
2、《深入理解linux內核》(1、2、3版) ，3個版本分別對應2.2、2.4、2.6版的內核。
3、《linux內核源代碼情景分析》2.4.0版內核
4、《linux內核設計與實現》
5、《linux設備驅動程序》