Linux
全称GNU/Linux，是一种免费使用和自由传播的类UNIX操作系统，该操作系统是由 Linus Torvalds于1991年10月5号首次发布， 它主要受到Minix和Unix思想的启发，是一个基于POSIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。严格地讲，Linux单指操作系统的内核，加上用户空间的应用程序之后，就成为Linux操作系统。和我们常用的windows系统相比，windows有漂亮的图形界面，方便操作，linux的shell操作劝退了很多入门者，不过，由于Linux源码公开、广泛的硬件支持、安全可靠性高以及优秀的开发工具链等优点，吸引了一大批开发者。Linux广泛应用在服务器、主机和超级计算机、智能移动设备和嵌入式设备。
Linux内核
linux最早的版本号是0.11，由于比较古老，很多工具链已经不支持，导致编译也比较困难，不过还是有很多大神研究修改将其运行在新的硬件上，对于实用主义的初学者来说，无需花太多的精力去研究改造它。
内核源码树网站如下：
(进入网址后，可以选择对应的版本，在browse栏目中commit的download处下载源码树，也可以直接点击Latest Release下载最新版的源码树)
(1)找对应的v版本，进入深层目录中寻找对应版本
(2)如果只具体到x.x版本，可以通过GitHub指定版本来直接下载(调整 /vx.x)
https://codeload.github.com/torvalds/linux/tar.gz/refs/tags/v5.4
为何要去探索内核？
一句话概括：有需求就有供给。
阅读内核源码目的：为了更好地编写驱动程序；对自己写的程序有更深入的理解；特别是当自己的岗位定位在底层开发。 (Linux最新的版本已经到达6.10.6，尽量选择长期稳定的版本来阅读)
在2020年初，对内核代码量进行统计情况
Linux内核Git源码树中的代码达到了2780万行。phoronix网站统计了Linux内核在进入2020年时的一些源码数据并作了总结。
从统计数据来看，Linux内核源码树共有：27852148行(包括文档、Kconfig文件、树中的用户空间实用程序等)、887925次commit21074位不同的作者2780万行代码分布在66492个文件中。
(Linux内核从最初的10000行代码到现在的2780万行代码就是全球精英共同贡献的结果。按照一天一万行的速度，也需要2700天，也需要7年多。这还是建立在所有代码逻辑看了的都懂，而且全部脉络一天接一天都不忘的基础上。实际上即使我们真的看完了，几年后内核又会有非常大的变化(一直在膨胀)，可以说一辈子都无法真正地完全理解性看完Linux内核的代码。全部代码一行一行阅读几乎是一件不可能的事情，因此按需阅读。)
(对当前版本内核代码量感兴趣的，可以通过一些软件工具，如cloc或scc，可以大致进行统计)
cloc linux-5.10.0.tar.gz相关Linux资讯网站(需要魔法上网) https://www.phoronix.com/
统计信息 GitStats - linux
Linux内核Git源码树中的代码达到了2780万行，核心代码只有2%是由李纳斯•托瓦兹自己编写的，其他均是其他个人和组织贡献的，李纳斯•托瓦兹公开了Linux但保留了选择新代码和需要合并的新方法的最终裁定权。
当时除了Linus Torvalds，对内核贡献最多的是David S.Miller、 Mark Brown、Takashi Iwai、Arnd Bergmann、Al Viro和Mauro Carvalho Chehab。而参与贡献的公司，从域名统计来看，谷歌、Intel与Red Hat排在了最前列。
阅读源码分为纵向阅读和横向阅读。纵向就是跟着内核的执行流程来读，横向就是按照内核的各大功能模块来读。
Linux分为内核态和用户态， 学习Linux内核应先只关注内核态的模块，主要有进程管理、内存管理、设备驱动管理和文件系统，以及系统调用和硬件控制等。其中重点显而易见，即进程管理、内存管理、设备驱动管理和文件系统。
根据子系统划分如下：
总结了两种方式阅读源码，如下：
bochs+ linux0.11 + 书《linux内核完全注释、linux内核完全剖析、linux内核设计的艺术》
Source Insight (或者 vscode+clangd )+ 开发需求的linux内核版本 + 书《Linux内核源代码情景分析》
linux0.11代码量不是很大。《linux内核完全剖析》(建议阅读)《linux内核完全注释》是引导你横向阅读的书，《linux内核设计的艺术》是引导你纵向阅读的书。可以横向纵向结合着来，纵向跟着bochs(虚拟机软件，类似VMware，但VMware使用了虚拟化技术，部分指令直接交给硬件执行。而Bochs完全是靠软件模拟来实现的) 调试工具来是必不可少的，当遇到问题时进入到相应的功能模块横向拓展一下。
《Linux内核源代码情景分析》中的内核版本是2.4.X，现代内核版本还是推荐横向阅读，纵向几乎不可能(代码量庞大)。（在Linux下搭建了quem虚拟机，然后用GDB调试内核也可以）贵在坚持。
Linux源码树目录(通常情况)
以5.4版本为例：
arch 目录包括所有和体系架构相关的核心代码。它还有更深的子目录，每一个代表一种支持的体系架构
include 目录包括编译核心所需要的大部分 include 文件。它也有更深的子目录，每一个支持的体系结构一个。include/asm 是这个体系结构所需要的真实的 include 目录的软链接，例如 include/asm-i386 。为了改变体系结构，你需要编辑核心的 makefile ，重新运行 Linux 的核心配置程序
init 目录包含核心的初始化代码，这时研究核心如何工作的一个非常好的起点
mm 目录包括所有的内存管理代码。和体系结构相关的内存管理代码位于 arch/*/mm/
drivers 系统所有的设备驱动程序在这个目录。它们被划分成设备驱动程序类(大概占了一半大小)
ipc 目录包含核心的进程间通讯的代码
modules 这只是一个用来存放建立好的模块的目录
fs 所有的文件系统代码。被划分成子目录，每一个支持的文件系统一个
kernel 主要的核心代码。同样，和体系相关的核心代码放在 arch/*/kernel
net 核心的网络代码
lib 目录放置核心的库代码。和体系结构相关的库代码在 arch/*/lib/
scripts 目录包含脚本（例如 awk 和 tk 脚本），用于配置核心
系统了解参考入手顺序：
核心功能(kernel)、内存管理(mm)、文件系统(fs)、进程通讯(ipc)、网络(net)、系统启动和初始化(init/main和head.S)
内核子系统
内核在计算机科学中是一个用来管理软件发出的数据I/O（输入与输出）要求的计算机程序，将这些要求转译为数据处理的指令并交由中央处理器（CPU）及计算机中其他电子组件进行处理，是现代操作系统中最基本的部分。
它是为众多应用程序提供对计算机硬件的安全访问的一部分软件，这种访问是有限的，并由内核决定一个程序在什么时候对某部分硬件操作多长时间。linux内核代码涉及知识点包括汇编指令、c语言、硬件组成原理、操作系统、数据结构和算法、各种外设总线、驱动、网络协议栈。直接对硬件操作是非常复杂的。所以内核通常提供一种硬件抽象的方法，来完成这些操作。通过进程间通信机制及系统调用，应用进程可间接控制所需的硬件资源（特别是处理器及IO设备）。
最上面是用户（或应用程序）空间。这是用户应用程序执行的地方。用户空间之下是内核空间，Linux 内核正是位于这里。GNU C Library （glibc）也在这里。它提供了连接内核的系统调用接口，还提供了在用户空间应用程序和内核之间进行转换的机制。内核和用户空间的应用程序使用的是不同的保护地址空间。每个用户空间的进程都使用自己的虚拟地址空间，而内核则占用单独的地址空间。Linux 内核可以进一步划分成 3 层。最上面是系统调用接口，它实现了一些基本的功能，例如 read 和 write。系统调用接口之下是内核代码，可以更精确地定义为独立于体系结构的内核代码。这些代码是 Linux 所支持的所有处理器体系结构所通用的。在这些代码之下是依赖于体系结构的代码，构成了通常称为 BSP（Board Support Package）的部分。这些代码用作给定体系结构的处理器和特定于平台的代码。
内核主要系统包括：SCI：系统调用接口 PM：进程管理 VFS：虚拟文件系统 MM：内存管理
Network Stack：内核协议栈 Arch：体系架构 DD：设备驱动
系统调用接口
SCI 层提供了某些机制执行从用户空间到内核的函数调用。这个接口依赖于体系结构，甚至在相同的处理器家族内也是如此。SCI 实际上是一个非常有用的函数调用多路复用和多路分解服务。在 ./linux/kernel 中您可以找到 SCI 的实现，并在 ./linux/arch 中找到依赖于体系结构的部分。
进程管理
进程管理的重点是进程的执行。在内核中，这些进程称为线程，代表了单独的处理器虚拟化（线程代码、数据、堆栈和 CPU 寄存器）。在用户空间，通常使用进程 这个术语，不过 Linux 实现并没有区分这两个概念（进程和线程）。内核通过 SCI 提供了一个应用程序编程接口（API）来创建一个新进程（fork、exec 或 Portable Operating System Interface [POSIX] 函数），停止进程（kill、exit），并在它们之间进行通信和同步（signal 或者 POSIX 机制）。
内存管理
内核所管理的另外一个重要资源是内存。为了提高效率，如果由硬件管理虚拟内存，内存是按照所谓的内存页方式进行管理的（对于大部分体系结构来说都是 4KB）。Linux 包括了管理可用内存的方式，以及物理和虚拟映射所使用的硬件机制。
虚拟文件系统
虚拟文件系统（VFS）是 Linux 内核中非常有用的一个方面，因为它为文件系统提供了一个通用的接口抽象。VFS 在 SCI 和内核所支持的文件系统之间提供了一个交换层。
在 VFS 上面，是对诸如 open、close、read 和 write 之类的函数的一个通用 API 抽象。在 VFS 下面是文件系统抽象，它定义了上层函数的实现方式。它们是给定文件系统（超过 50 个）的插件。文件系统的源代码可以在 ./linux/fs 中找到。文件系统层之下是缓冲区缓存，它为文件系统层提供了一个通用函数集（与具体文件系统无关）。这个缓存层通过将数据保留一段时间（或者随即预先读取数据以便在需要是就可用）优化了对物理设备的访问。缓冲区缓存之下是设备驱动程序，它实现了特定物理设备的接口。
网络堆栈
网络堆栈在设计上遵循模拟协议本身的分层体系结构。回想一下，Internet Protocol (IP) 是传输协议（通常称为传输控制协议或 TCP）下面的核心网络层协议。TCP 上面是 socket 层，它是通过 SCI 进行调用的。socket 层是网络子系统的标准 API，它为各种网络协议提供了一个用户接口。从原始帧访问到 IP 协议数据单元（PDU），再到 TCP 和 User Datagram Protocol (UDP)，socket 层提供了一种标准化的方法来管理连接，并在各个终点之间移动数据。内核中网络源代码可以在 ./linux/net 中找到。
设备驱动程序
Linux 内核中有大量代码都在设备驱动程序中，它们能够运转特定的硬件设备。Linux 源码树提供了一个驱动程序子目录，这个目录又进一步划分为各种支持设备，例如 Bluetooth、I2C、serial 等。设备驱动程序的代码可以在 ./linux/drivers 中找到。
还是那句话：
linux内核源码庞大而不断膨胀，即使再聪明、再有精力，也不可能完全看完、看懂所有的linux内核源码。建议按照以下主线进行深入研究：
linux驱动架构 linux网络子系统 linux内核启动过程 linux内存管理机制 linux调度器
linux进程管理 linux虚拟机制(kvm) linux内核实时化技术
沿着某一个主线，深入进去，在研究清楚这个主线的同时，向其他的主线扩展、渗透和学习。
(之所以将驱动列为学习内核的入口，是因为内核为很多外设驱动实现了架构(子系统)，比如I2C、SPI、UART、PCIE、字符设备、网络设备、块设备，可以从最基本的字符设备学起，学习如何编写一个简单的模块，学习如何为一些简单的设备比如LED、KEY、ADC等编写驱动，对于编写设备驱动可以参考我往期的文章进行了解哈，由点到线、由线到面、由面到体，层层深入、不断精进，是学习linux内核源码的一个有效的方法。)
学习Linux最重要的是培养自己写代码的能力和对Linux框架结构的了解
Linux内核中绝大部分代码都是由这个地球上顶尖的技术大牛所编写，这些代码的高内聚低耦合，其精准度，简洁度、质量都相当的高，每每看到一段高质量的代码，可能都会被那一行行枯燥的代码背后隐藏的设计思想所震撼，所折服！
阅读内核的代码简直就是在欣赏艺术品！
敲代码最多是提高代码的熟练度，看Linux内核定能提高代码的水平！愿各位都能够熟练掌握Linux，实现从程序员涅槃成为真正的软件大师！
(内核开发在很大程度上并不是重新造“轮子”的过程，而是深入理解并尽量复用现有的内核设计框架，然后参照相似的功能模块去添加或改写某项需要的功能。在对内核整体框架以及某些子系统融会贯通以后，我们才有可能站在巨人的肩膀上去改进框架本身，实现自主创新。如果过分强调不必要的“自主创新”，可能会让内核的可维护性变差，最终结果反而得不偿失。)
子系统入口
subsys_initcall内核本身入口
start_kernel
-> rest_init();
-> kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
-> kernel_init()
-> kernel_init_freeable();
-> do_basic_setup();
-> do_initcalls(); 总线、设备、驱动的概念+probe业务
在线阅读Linux内核源码网站：
https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source
推荐书籍(参考)
《linux内核设计与实现》
《奔跑吧Linux内核 入门篇》和《奔跑吧Linux内核 》基于Linux4.x，以实际问题出发，在实际工作中很有用。
《Linux内核源代码情景分析》
《深入理解Linux内核》
《Linux设备驱动程序》
《现代体系结构上的Unix系统：内核程序员的SMP和Caching技术》
《Linux内核源代码完全注释》《Linux内核分析及编程》
TLDP（The Linux Documentation Project）中有大量文档《Linux Kernel Interls》《The Linux Kernel》《Linux Kernel Module Programming Guide》等