前　　言

在我剛開始有把自己的內(nèi)核開發(fā)經(jīng)驗結(jié)集成冊，撰寫一本書的念頭時，我其實也覺得有點頭緒繁多，不知道該從何下手。我實在不想落入傳統(tǒng)內(nèi)核書籍的窠臼，照貓畫虎地再寫這么一本。不錯，前人著述備矣，但我終歸是要寫出點兒與眾不同的東西來。我的書該如何定位，說實話，這確實讓人頗費思量。
后來，靈感終于浮現(xiàn)出來，我意識到自己可以從一個全新的視角看待這個主題。開發(fā)內(nèi)核是我的工作，同時也是我的嗜好，內(nèi)核就是我的摯愛。這些年來，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，這本書仍舊是描述Linux內(nèi)核是如何設(shè)計和實現(xiàn)的，但是寫法卻另辟蹊徑，所提供的信息更傾向于實用。通過本書，你就可以做一些內(nèi)核開發(fā)的工作了—并且是使用正確的方法去做。我是一個注重實效的人，因此，這是一本實踐的書，它應(yīng)當有趣、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（寫出來的和沒寫出來的），也希望讀者敢于從閱讀本書和讀內(nèi)核代碼開始跨越到開始嘗試開發(fā)可用、可靠且清晰的內(nèi)核代碼。當然如果你僅僅是興致所至，讀書自娛，那也希望你能從中找到樂趣。
從第1版到現(xiàn)在，又過了一段時間，我們再次回到本書，修補遺憾。本版比第1版和第2版內(nèi)容更豐富：修訂、補充并增加了新的內(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)不進行2.7版內(nèi)核的開發(fā)，于是，內(nèi)核開發(fā)者打算繼續(xù)開發(fā)并穩(wěn)定2.6版。這個決定意味深長，而本書從中的最大受益就是在2.6版上可以穩(wěn)定相當長時間。隨著內(nèi)核的成熟，內(nèi)核“快照”才有機會能維持得更久遠一些。本書可作為內(nèi)核開發(fā)的規(guī)范文檔，既認識內(nèi)核的過去，也著眼于內(nèi)核的未來。
使用這本書
開發(fā)Linux內(nèi)核不需要天賦異稟，不需要有什么魔法，連UNIX開發(fā)者普遍長著的絡(luò)腮胡子都不一定要有。內(nèi)核雖然有一些有趣并且獨特的規(guī)則和要求，但是它和其他大型軟件項目相比，并沒有太大差別。像所有的大型軟件開發(fā)一樣，要學(xué)的東西確實不少，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。
認真閱讀源碼非常有必要，Linux系統(tǒng)代碼的開放性其實是彌足珍貴的，不要無動于衷地將它擱置一邊，浪費了大好資源。實際上讀了代碼還遠遠不夠，你應(yīng)該鉆研并嘗試著動手改動一些代碼。尋找一個bug然后去修改它，改進你的硬件設(shè)備的驅(qū)動程序，增加新功能—即使看起來微不足道，尋找痛癢之處并解決。只有動手寫代碼才能真正融會貫通。
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，當然也有一些例外。比如，我們會討論2.4系列內(nèi)核中的一些子系統(tǒng)是如何實現(xiàn)的，這是因為簡單的實現(xiàn)有助于傳授知識。特別說明的是，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。后一個版本往往被各個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)品線上見到其身影。該版本確實已經(jīng)開發(fā)了數(shù)年（類似的“長線”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)開發(fā)驅(qū)動程序或內(nèi)核API的參考手冊（如果存在標準的內(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)計和實現(xiàn)的信息，希望讀過本書的程序員能夠擁有較為完備的知識，可以真正開始開發(fā)內(nèi)核代碼。無論開發(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)系實踐，并非一味強調(diào)理論或者實踐。無論你研究Linux內(nèi)核的動機是什么，我都希望這本書能將內(nèi)核的設(shè)計和實現(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)計與實現(xiàn)等各方面的內(nèi)容。我認為這點很重要,值得花工夫討論。例如,第8章討論的是所謂的下半部機制。本章分別討論了內(nèi)核下半部機制的設(shè)計和實現(xiàn)（核心內(nèi)核開發(fā)者或者學(xué)者會感興趣），隨即便介紹了如何使用內(nèi)核提供的接口實現(xiàn)你自己的下半部（這對設(shè)備驅(qū)動開發(fā)者可能很有用處）。其實，我認為上述兩部分內(nèi)容是相得益彰的，雖然核心內(nèi)核開發(fā)者主要關(guān)注的問題是內(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)動開發(fā)者了解了接口背后的實現(xiàn)機制，自然也會受益匪淺。
這好比學(xué)些庫的API函數(shù)與研究該庫的具體實現(xiàn)。初看，好像應(yīng)用程序開發(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，庫的開發(fā)者也只關(guān)心庫的設(shè)計與實現(xiàn)，但是我認為雙方都應(yīng)該花時間相互學(xué)習(xí)。能深刻了解操作系統(tǒng)本質(zhì)的應(yīng)用程序開發(fā)者無疑可以更好地利用它。同樣，庫開發(fā)者也不應(yīng)該脫離基于