在实践中学习kernel代码

记得我在读书的时候，虽然老师也教过操作系统的课程，但是自己的理解却不是很充分，实践部分的内容就更少。对于课程中的内容，比如说中断、互斥、线程、IO等概念常常也是一知半解，没有什么特别深刻的体会。等到毕业后，自己开始花钱买一些国外作者写的书，认识上有了很大的改变，但是自己真正动手写代码、调试的部分还是太少。等到去年的时候，自己开始在pc上面仿真ucos系统的时候，对每一行代码进行单步调试的时候，才真正从本质上理解了系统本身。

    当然，我对很多计算机课程的认识，原来都是基本停留在书本上面。不管是计算机网络、编译原理还是人机界面，书本上的知识点虽然大概也知道些，但是你要说理解得有多透彻却说不上来。等到自己真正阅读了lwip、lua和ftk的相关代码，你才会大呼一声，原来是这么回事，好像也不是很复杂。所以，对于计算机的知识，要想把自己的认识提高一个层次的话，最好的方法就是实践。

    在国内，喜欢研究linux的人很多，但是大多数朋友对linux kenel的理解只是停留在书本上面、视频上面以及ppt上面。真正自己动手做实验、把每一行代码都弄懂弄明白的朋友却不是那么多。其实，和以前相比，现在的linux版本更多、也更稳定，资源也特别丰富。就我个人认为，linux系统是学习计算机最好的系统。因为在这么一个系统上面，没有人帮你，很多的困惑都需要自己去解决，只有去克服一个一个难点，你才能感受到自己确实实在进步。这种进步不是停留在学会了某种配置、安装了某种软件、熟悉了某种环境，而在于你对系统本身的认识更高了，看问题的角度发生改变了。

    在书店里面，介绍linux基本软件开发的书特别多，但是却有很少的书介绍如何在linux进行kernel的学习、编译、调试，哪些调试工具比较合适等等。他们做的就是直接把答案告诉你，至于为什么这样设计，交代的内容却很少。一方面这方面的需求比较少，另外一方面这些知识点有点难度，不易被大家接受。实际上，这里大家存在一个误区，现在的linux kernel开发其实不是那么难，你所需要的其实就是一个pc、一根网线，这样你就获得了学习的全部资源。下面内容主要是介绍给大家如何学习linux kernel，特别是如何在实践中学习。

（1）选择一个合适linux发行版本，我自身选用的版本是CentOS 6，使用非常方便

（2）从www.kernel.org下载kernel代码，学习如何编译linux 内核，其实步骤也不复杂

    a）解压linux内核版本

    b）cd linux目录

    c）cp /boot/config-2.6.32-220.el6.i686 .config

    d） make menuconfig

    e）保存，直接exit退出

    f）make bzImage

    g） make modules

    h） make modules_install

    i） make install

    （3） 重启电脑，开机选用新的linux 内核。开始编写hello.c文件，生成模块，利用模块与linux内核函数进行互动

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("feixiaoxing");
MODULE_DESCRIPTION("This is just a hello module!\n");

static int __init hello_init(void)
{
    printk(KERN_EMERG "hello, init\n");
        return 0;
}

static void __exit hello_exit(void)
{
    printk(KERN_EMERG "hello, exit\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

    （4）安装elfutils-devel，systemtap安装包，用stap -v *.stp开始分析内核。你要做的就是插入调试点，编写脚本文件，自由分析内核的代码内容，

    a）基础打印

probe begin{
        printf("hello begin!\n")
}

probe end{
        printf("hello end!\n")
}

    b）定时打印

global number

probe begin
{
    number = 0
}

probe timer.ms(5000)
{
    number ++
    printf ("%d\n", number)
}

probe end
{
    number = 0
}

    c）统计syscall调用

global syscalls

function print_top () {

        cnt = 0
        log ("SYSCALL\t\t\tCOUNT")
        foreach ([name] in syscalls-) {
                printf("%-20s  %5d\n",name, syscalls[name])
                if (cnt++ == 20)
                        break
        }

        printf("--------------------------------------\n")
        delete syscalls
}

probe kernel.function("sys_*") {
        syscalls[probefunc()]++

}

# print top syscalls every 5 seconds
probe timer.ms(5000) {
        print_top ()
}

    d）统计schedule函数被调用的次数

global count

probe kernel.function("schedule")
{
    count ++
}

probe begin{
    count = 0
}

probe end{
    printf("count = %d\n", count);
}

    e）打印回调堆栈

global count

probe kernel.function("schedule").return
{
    if(!count)
        print_backtrace()

    count ++
}

probe begin{
    count = 0
}

probe end{
}

    f）记录一次进程切换

global count

probe begin
{
    count = 0
}

probe kernel.function("__switch_to")
{
    if(!count)
    {
        printf("from [%s] to [%s]\n", task_execname($prev_p), task_execname($next_p))
    }

    exit()
}

probe end
{
}

    更多关于systemtap的范例，可以参考《systemtap language reference》这本手册。