微軟擁抱開源，Win10為啥要引入真Linux4.X內核？

2019 年微軟 Build 開發者大會在雷德蒙德召開。繼將 Bash shell、原生 OpenSSH、WSL 引入 Windows，以及在微軟商店提供 Ubuntu、SUSE Linux 和 Fedora 等發行版，微軟又宣布了一個重大的決定 —— 將完整的 Linux 內核引入 Windows 10。

按照微軟的說法，到時 Windows 10 將包含內置的完整定制版 Linux 內核，為最新的 WSL 提供更好的支持。Linux 內核版本為 4.19**，是一個長期穩定版。**隨著 WSL2 正式發布，WSL2 用的 Linux 內核也將完全開源。近些年，微軟公司來雇傭了很多 Linux contributor，給微軟帶來了很多業界領先的 Linux 技術，所以才會有去年的 WSL，這樣的舉動也必將吸引更多的人才加入。

Linux內核是使用最廣泛的開源內核，在服務器和智能手機領域處于統治地位，物聯網、大數據、云計算和人工智能等熱點技術也離不開Linux內核。對于商業公司而言，采用開源的Linux內核可以享受很多好處，比如節約成本，可以利用行業先進的技術，還可以根據自己的需求定制、修改內核。對于個人而言，從Linux內核中可以學習先進的設計方法和編程技術，為內核貢獻代碼可以證明自己的技術實力。

可是，當我們準備學習Linux內核時，會發現Linux內核的代碼龐大而復雜，在沒有專業書籍指導的情況下，讀懂代碼是一件非常困難的事情。如何學Linux內核？小編推薦這本**《Linux內核深度解析》，書中剖析的代碼基于Linux 4.12版本**，同時，它基于ARM64硬件平臺，將兩者結合。

作為一個優秀的開源系統，Linux在業界有很廣泛的應用。從1994年發布1.0正式版本開始，Linux內核一直在發展，代碼越來越龐大，參伍以變，錯綜其數，要想深入掌握它，并不是一件輕松的事情。

對于從事應用程序開發的軟件工程師，是否有必要學習內核呢？

應用程序通常使用封裝好的庫，看起來似乎和內核沒有關系，但是庫是在內核提供的系統調用的基礎上做了一層封裝。讀者如果研究了庫函數和內核配合實現庫函數提供的功能，那么對軟件運行過程的理解將會更深刻，個人的技術水平也將會提升到新的高度—能夠設計開發出高質量的應用程序，在軟件運行過程中出現問題時可以快速地分析定位。另外，**內核代表了軟件行業的最高編程技術，這些編程技術也適用于應用程序。**是否有必要學習內核呢？答案是肯定的。

為什么要學Linux4.X?

早些年數通領域各廠商（包括思科和華為）的操作系統，都是基于傳統的嵌入式操作系統（如典型的VxWorks操作系統）開發的。2010年以后，Linux內核在數通廠商中快速生長，迅速成為數通設備網絡操作系統的內核。就像基于Linux內核的安卓系統已經成為智能手機領域的領頭羊一樣，在數通設備領域，Linux內核也大有一統江湖之勢。

我們在基于Linux內核開發網絡操作系統的過程中遇到的某些技術問題，在Linux內核的演進過程中已經提供了解決方案。Linux 3.11版本ARM架構支持巨型頁機制，解決了ARM架構的進程訪問大內存的性能問題。Linux 3.14版本引入ZRAM內存壓縮技術，用于節省內存空間，這項技術適合在內存容量小的設備上使用。Linux 2.6.29版本引入的squash文件系統和Linux 3.18版本引入的overlay文件系統，在閃存容量小的設備上解決了存儲空間不足的問題。squash文件系統可以壓縮數據，但是它是一個只讀的文件系統，而設備需要一個可寫的文件系統，我們在Linux內核找到了解決方案—使用overlay文件系統在squash文件系統上面疊加一個可寫的文件系統。這些拿來即用的Linux內核技術，在這本書中都有提及。

近年來Linux發展迅速，公司最早使用的Linux內核是2.6版本，從2011年發布3.0版本開始到2018年年底發布4.20版本，Linux一共發布了41個版本，技術發展日新月異。很多技術雖然有眾多的工程師在使用和總結，但仍相對零散，基于Linux 4.x的圖書更是少之又少。

本書特點是什么嗎?

本書剖析的代碼基于Linux 4.12版本，發布于2017年，是Linux內核史上變動較大的版本之一。基于這個版本進行內核代碼解析并出版成書，是比較新穎的，既不失通用性，又兼顧4.x版本中引入的不少新技術點。同時，它基于ARM64硬件平臺，將兩者結合的書，目前還是比較少的。

另外，本書沒有過多地介紹操作系統的基礎原理，而更多地是以實際代碼來解讀在Linux內核中是如何實現操作系統的各個子系統的。對于熟悉操作系統基礎的讀者來說，可以快速地切入到具體代碼的理解與實現中。從內核引導和初始化開始，到進程管理、內存管理、中斷/異常/系統調用、內核互斥技術和文件系統，本書比較系統地對內核代碼進行了深度解析。

“行是知之始，知是行之成”，學習Linux內核技術尤其如此。要真正消化理解Linux內核，離不開大量的工程實踐。希望本書可以成為你前進路上的好幫手！

如何讀這本書？

本書介紹4.12版本的Linux內核，建議你在閱讀本書時到Linux內核的官方網站中下載一份代碼，對照代碼學習。推薦使用“Source Insight”軟件閱讀代碼。

Linux內核支持多種處理器架構，處理器架構特定的代碼放在“arch”目錄下。ARM處理器在手機和平板電腦等移動設備上處于統治地位。ARM處理器從ARMv7演進到支持64位的ARMv8，ARM公司重新設計了處理器架構，ARMv8定義了AArch64和AArch32兩種執行狀態，AArch64是64位架構；AArch32是32位架構，兼容ARMv7。因為ARMv8和ARMv7的差別很大，所以Linux內核把ARMv8和ARMv7當作兩種不同的處理器架構，ARMv7架構的代碼放在“arch/arm”目錄下，ARMv8架構的代碼放在“arch/arm64”目錄下。人們通常把ARMv8架構的AArch64執行狀態稱為ARM64架構。本書在介紹Linux內核時選擇ARM64處理器架構。

學習本書，需要具備ARM64處理器的基礎知識，推薦以下兩篇文檔，讀者可以從ARM公司的網站下載。

（1）“ARM Cortex-A Series Programmer’s Guide for ARMv8-A”：這篇文檔接近300頁，適合入門學習。

（2）“ARM Architecture Reference Manual ARMv8, for ARMv8-A architecture profile”：這篇文檔有6000多頁，寫得很詳細，適合當作工具書來查詢。

全書內容共分為6章。

第1章介紹內核的引導過程，本書選擇常用的引導程序U-Boot，讀者可以從德國DENX軟件工程中心的網站下載U-Boot的代碼，對照學習。

第2章介紹內核管理和調度進程的技術原理。

第3章介紹內核管理虛擬內存和物理內存的技術原理。

第4章介紹內核處理異常和中斷的技術原理，以及系統調用的實現方式。

第5章介紹內核實現的各種保護臨界區的互斥技術。

第6章介紹內核的虛擬文件系統，內核使用虛擬文件系統支持各種不同的文件系統。

書名：《Linux內核深度解析》

編輯推薦：

基于ARM64架構的Linux 4.x內核；

大量圖例描述數據結構之間的關系和函數的執行流程；

結合代碼分析，以通俗化語言全面剖析Linux內核。

本書基于4.x版本的Linux內核，介紹了Linux內核的若干關鍵子系統的技術原理。本書主要內容包括內核的引導過程、內核管理和調度進程的技術原理、內核管理虛擬內存和物理內存的技術原理、內核處理異常和中斷的技術原理，以及系統調用的實現方式等。此外，本書還詳細講解了內核實現的各種保護臨界區的互斥技術，以及內核的文件系統。本書內容豐富，深入淺出，通過大量的圖例來描述數據結構之間的關系和函數的執行流程，并結合代碼分析，引導讀者閱讀和理解內核源代碼。

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本文轉載自異步社區。

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