今天聊聊飞哥是怎么阅读内核源码的

开发内功修炼

发布于 2022-03-24 18:01:06

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发布于 2022-03-24 18:01:06

文章被收录于专栏：开发内功修炼

大家好，我是飞哥！

经常在后台收到读者的交流，Linux 源码那么庞大，飞哥你是如何读的呢？由于问这个问题的太多，我想有必要专门写一篇文章聊一聊。

首先，我先说一点，其实我本人不是搞内核相关工作的。我和大多数同学都一样，从事的也是应用层上的开发，负责的是后端模块。

那我为什么要研究源码这个之前我说过，是因为我在多年的工作中遇到的很多问题都是底层相关的。不深入底层看一看，感觉永远是在隔靴挠痒，永远理解不到问题的本质。（这里说的底层其实也不只是包括 Linux 内核，还包括一些硬件的组成原理啥的）。

飞哥走过的弯路

虽然咱们今天的主题是源码，不过我并不建议你一开始就陷入到源码里，这也是我走过的弯路。

在我刚开始想深入挖掘网络性能的时候，我买来了《深入理解 LINUX 内核》《深入理解 Linux 网络技术内幕》等几本书。这本书里介绍了内核中各个组件，如网卡设备、邻居子系统、路由等，把相关源码都讲了一遍。

我啃了好长时间，但结果是看完以后感觉还是一团浆糊。尤其是到了工作中具体的一个实际问题的时候，发现根本还是理解不了网络模块到底是怎么运作的。比如一个包到底是如何从网卡到应用程序中的，这些书看半天还是弄不明白这个问题。就更别提后续搞一些网络优化的事情了。

到了后来，我改变了战术，才算是柳暗花明又一村，找到了真正正确、高效的方法。

产生问题

我所找到的正确方法就是，以工作中的实际问题为核心。

回头想想我们看源码的目的是啥呢，是要把 Linux 搞明白？我想不是，把 Linux 搞明白只是途径，而我们的真正目的是为了提高我们手头的工作。

比如，我想观察我的服务中 Linux 的收包的过程是否出现了问题，以及想尝试在这个接收过程中都有哪些优化方法。基于这个工作中的需求出发，然后我就四处开始翻资料，打算要把 Linux 是如何接收和处理一个网络包彻底搞搞清楚。包括我之前看过的源码的书，也查了好多网络上的文章。最后终于摸出了个十之八九，总结出了图解Linux网络包接收过程。

再比如我手头的项目中很多地方需要维持长连接，那么我就想搞明白一台 Linux 服务器最多能支撑多少个 TCP 连接？这种问题更是，几乎没有任何书，任何资料，任何文章能给一个让我满意的答案。这个时候光翻源码，看网络上的技术文也是远远不够的，我动手写了不少测试代码，亲手进行实践。写出了

再比如有同学问了我，127.0.0.1 是如何进行网络包收发的，和跨机 IO 相比，能节约哪些开销？为了解开这个疑问，我翻了源码又写出了127.0.0.1 之本机网络通信过程知多少 ?！

但其实我所关注的点并不都在内核源码上。比如在我前期的一些文章里，我想弄明白访问内存的速度。我研究了 L1、L2、L3。还调研了内存的工作原理。随后发现了内存在随机 IO 的时候也是会比顺序IO要慢几倍的。后来我想搞明白固态硬盘和机械硬盘的速度差异，我又去分析了固态硬盘的物理构成。而且所有的这些我都搭配了实际的性能测试。

今天的重点并不是给大家介绍这些文章，我想表达的意思是，产生问题非常重要。

这些问题最好是能和你手工工作相关，因为这样你后期才能在工作中进行应用和提升。我觉得只有有用的技术，才是真正有价值的技术。至于说硬件组成原理，内核源码，极客时间上的一些优秀的网课，都是解决这些问题是的工具而已。

源码阅读方法

在解决问题的时候，内核源码确实是很重要的一块，也是我们今天介绍的主题。看代码我觉得有两个方法，可以用地毯式的轰炸和精确制导来类比。

地毯式轰炸

地毯式轰炸就是不管三七二十一，把内核所有的源码全部硬啃一遍。各个组件都进去看一看，了解了解。

除非你本身就是搞内核相关的工作的，否则我是不推荐大家去把内核源码通读一遍的。这也是我前面和大家讲过的我走的弯路。因为这样搞有如下的缺点：

第一，我们大部分的读者都是已经工作了的同学。你没有学生时代那么大块的时间去整块整块的啃。

第二，即使你啃完了，你和手头的工作还是联系不起来。前面我说过，我啃完了《深入理解 Linux 网络技术内幕》，仍然连网络包是如何从网卡到用户进程里的还是没搞明白。

这就好比在战场上，动用大量的武器弹药进行狂轰滥炸。这种方法非常浪费弹药，而且很有可能还没有炸到关键的碉堡。

精确制导

这个是我所推荐的方法。前面不是说过，我们一定要先产生一个问题么。那么我们看源码的目标就是要精确制导消灭这个对象。

等我们进入到内核源码里的时候，你会发现这里面逻辑关系错综复杂。如果每一个逻辑你都想钻进去弄个明白，最后可能就是累死在内核源码的迷宫里了。

所以我们在看源码的时候，要时刻牢记我们要消灭的问题是啥。如果某段逻辑和你要解决的问题无关，那就直接绕过去，绕过去，不要恋战！

你在我的文章里应该也能发现，我虽然会贴内核源码，但是绝大部分的源码都包含省略号。这些就是我觉得和当前主题无关的源码，所以我都躲着它们走。

比如在介绍内核发送数据过程的时候，我介绍到 inet_sendmsg，我是这样展示的的。

//file: net/ipv4/af_inet.c
int inet_sendmsg(......)
{
 ......
 return sk->sk_prot->sendmsg(iocb, sk, msg, size);
}

而实际上，内核的源码长的是这样的。

int inet_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock, struct msghdr *msg,
   size_t size)
{
 struct sock *sk = sock->sk;

 sock_rps_record_flow(sk);

 /* We may need to bind the socket. */
 if (!inet_sk(sk)->inet_num && !sk->sk_prot->no_autobind &&
     inet_autobind(sk))
  return -EAGAIN;

 return sk->sk_prot->sendmsg(iocb, sk, msg, size);
}

省略掉的这段逻辑我认为和我要解决的问题关系很小，所以都被我绕开了。

每次通过这种方法解决掉你的一个问题的时候，你就以点状的形式在洞穿理解了内核某一片的逻辑。等当你解决掉很多问题的时候，点会逐渐的连成面。这时候反而能得到更全面的，更深刻的理解。

小结一下，要时刻记住要消灭的问题是啥，无关的代码能绕开就都绕开。

吾生有涯，而知无涯，我们只挑对我们有用的进行学习。