前　　言

在我剛開(kāi)始有把自己的內(nèi)核開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)結(jié)集成冊(cè)，撰寫一本書的念頭時(shí)，我其實(shí)也覺(jué)得有點(diǎn)頭緒繁多，不知道該從何下手。我實(shí)在不想落入傳統(tǒng)內(nèi)核書籍的窠臼，照貓畫虎地再寫這么一本。不錯(cuò)，前人著述備矣，但我終歸是要寫出點(diǎn)兒與眾不同的東西來(lái)。我的書該如何定位，說(shuō)實(shí)話，這確實(shí)讓人頗費(fèi)思量。
后來(lái)，靈感終于浮現(xiàn)出來(lái)，我意識(shí)到自己可以從一個(gè)全新的視角看待這個(gè)主題。開(kāi)發(fā)內(nèi)核是我的工作，同時(shí)也是我的嗜好，內(nèi)核就是我的摯愛(ài)。這些年來(lái)，我不斷搜集與內(nèi)核有關(guān)的奇聞逸事，不斷積攢關(guān)鍵的開(kāi)發(fā)訣竅。依靠這些日積月累的材料，我可以寫一本關(guān)于開(kāi)發(fā)內(nèi)核該做什么，更重要的是不該做什么的書籍。從本質(zhì)上說(shuō)，這本書仍舊是描述Linux內(nèi)核是如何設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的，但是寫法卻另辟蹊徑，所提供的信息更傾向于實(shí)用。通過(guò)本書，你就可以做一些內(nèi)核開(kāi)發(fā)的工作了—并且是使用正確的方法去做。我是一個(gè)注重實(shí)效的人，因此，這是一本實(shí)踐的書，它應(yīng)當(dāng)有趣、易讀且有用。
我希望讀者可以從這本書中領(lǐng)略到更多Linux內(nèi)核的精妙之處（寫出來(lái)的和沒(méi)寫出來(lái)的），也希望讀者敢于從閱讀本書和讀內(nèi)核代碼開(kāi)始跨越到開(kāi)始嘗試開(kāi)發(fā)可用、可靠且清晰的內(nèi)核代碼。當(dāng)然如果你僅僅是興致所至，讀書自?shī)�，那也希望你能從中找到�?lè)趣。
從第1版到現(xiàn)在，又過(guò)了一段時(shí)間，我們?cè)俅位氐奖緯�，修補(bǔ)遺憾。本版比第1版和第2版內(nèi)容更豐富：修訂、補(bǔ)充并增加了新的內(nèi)容和章節(jié)，使其更加完善。本版融合了第2版以來(lái)內(nèi)核的各種變化。更值得一提的是，Linux內(nèi)核聯(lián)盟做出決定，近期內(nèi)不進(jìn)行2.7版內(nèi)核的開(kāi)發(fā)，于是，內(nèi)核開(kāi)發(fā)者打算繼續(xù)開(kāi)發(fā)并穩(wěn)定2.6版。這個(gè)決定意味深長(zhǎng)，而本書從中的最大受益就是在2.6版上可以穩(wěn)定相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間。隨著內(nèi)核的成熟，內(nèi)核“快照”才有機(jī)會(huì)能維持得更久遠(yuǎn)一些。本書可作為內(nèi)核開(kāi)發(fā)的規(guī)范文檔，既認(rèn)識(shí)內(nèi)核的過(guò)去，也著眼于內(nèi)核的未來(lái)。
使用這本書
開(kāi)發(fā)Linux內(nèi)核不需要天賦異稟，不需要有什么魔法，連UNIX開(kāi)發(fā)者普遍長(zhǎng)著的絡(luò)腮胡子都不一定要有。內(nèi)核雖然有一些有趣并且獨(dú)特的規(guī)則和要求，但是它和其他大型軟件項(xiàng)目相比，并沒(méi)有太大差別。像所有的大型軟件開(kāi)發(fā)一樣，要學(xué)的東西確實(shí)不少，但是不同之處在于數(shù)量上的積累，而非本質(zhì)上的區(qū)別。
認(rèn)真閱讀源碼非常有必要，Linux系統(tǒng)代碼的開(kāi)放性其實(shí)是彌足珍貴的，不要無(wú)動(dòng)于衷地將它擱置一邊，浪費(fèi)了大好資源。實(shí)際上讀了代碼還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，你應(yīng)該鉆研并嘗試著動(dòng)手改動(dòng)一些代碼。尋找一個(gè)bug然后去修改它，改進(jìn)你的硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，增加新功能—即使看起來(lái)微不足道，尋找痛癢之處并解決。只有動(dòng)手寫代碼才能真正融會(huì)貫通。
內(nèi)核版本
本書基于Linux 2.6內(nèi)核系列。它并不涵蓋早期的版本，當(dāng)然也有一些例外。比如，我們會(huì)討論2.4系列內(nèi)核中的一些子系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)的，這是因?yàn)楹?jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)有助于傳授知識(shí)。特別說(shuō)明的是，本書介紹的是Linux 2.6.34內(nèi)核版本。盡管內(nèi)核總在不斷更新，任何努力也難以捕獲這樣一只永不停息的“猛獸”，但是本書力圖適合于新舊內(nèi)核的開(kāi)發(fā)者和用戶。
雖然本書討論的是2.6.34內(nèi)核，但我也確保了它同樣適用于2.6.32內(nèi)核。后一個(gè)版本往往被各個(gè)Linux發(fā)行版本奉為“企業(yè)版”內(nèi)核，所以我們可以在各種產(chǎn)品線上見(jiàn)到其身影。該版本確實(shí)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了數(shù)年（類似的“長(zhǎng)線”版本還有 2.6.9、2.6.18和2.6.27等）。
讀者范圍
本書是寫給那些有志于理解Linux內(nèi)核的軟件開(kāi)發(fā)者的。本書并不逐行逐字地注解內(nèi)核源代碼，也不是指導(dǎo)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序或內(nèi)核API的參考手冊(cè)（如果存在標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)核API的話）。本書的初衷是提供足夠多的關(guān)于Linux內(nèi)核設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的信息，希望讀過(guò)本書的程序員能夠擁有較為完備的知識(shí)，可以真正開(kāi)始開(kāi)發(fā)內(nèi)核代碼。無(wú)論開(kāi)發(fā)內(nèi)核是為了興趣還是為了賺錢，我都希望能夠帶領(lǐng)讀者快速走進(jìn)Linux內(nèi)核世界。本書不但介紹了理論而且也討論了具體應(yīng)用，可以滿足不同讀者的需要。全書緊緊圍繞著理論聯(lián)系實(shí)踐，并非一味強(qiáng)調(diào)理論或者實(shí)踐。無(wú)論你研究Linux內(nèi)核的動(dòng)機(jī)是什么，我都希望這本書能將內(nèi)核的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)分析清楚，起到拋磚引玉的作用。
因此，本書覆蓋了從核心內(nèi)核系統(tǒng)的應(yīng)用到內(nèi)核設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等各方面的內(nèi)容。我認(rèn)為這點(diǎn)很重要,值得花工夫討論。例如,第8章討論的是所謂的下半部機(jī)制。本章分別討論了內(nèi)核下半部機(jī)制的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)（核心內(nèi)核開(kāi)發(fā)者或者學(xué)者會(huì)感興趣），隨即便介紹了如何使用內(nèi)核提供的接口實(shí)現(xiàn)你自己的下半部（這對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)者可能很有用處）。其實(shí)，我認(rèn)為上述兩部分內(nèi)容是相得益彰的，雖然核心內(nèi)核開(kāi)發(fā)者主要關(guān)注的問(wèn)題是內(nèi)核內(nèi)部如何工作，但是也應(yīng)該清楚如何使用接口；同樣，如果設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)者了解了接口背后的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，自然也會(huì)受益匪淺。
這好比學(xué)些庫(kù)的API函數(shù)與研究該庫(kù)的具體實(shí)現(xiàn)。初看，好像應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者僅僅需要理解API—我們被灌輸?shù)乃枷胧菓?yīng)該像看待黑盒子一樣看待接口，庫(kù)的開(kāi)發(fā)者也只關(guān)心庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，但是我認(rèn)為雙方都應(yīng)該花時(shí)間相互學(xué)習(xí)。能深刻了解操作系統(tǒng)本質(zhì)的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者無(wú)疑可以更好地利用它。同樣，庫(kù)開(kāi)發(fā)者也不應(yīng)該脫離基于