linux-kernel-architecture

Linux 内核架构

目的

帮助建立对 Linux 内核的整体认识：启动流程、主要子系统、关键数据结构，以及在源码中查找代码的位置——补充 skills/kernel/kernel-internals，为驱动和子系统开发提供架构层面的导航。

适用场景

• 首次探索 linux.git 中的功能或 Bug
• 了解启动如何进入 init 和驱动 probe
• 跟踪系统调用或中断在各子系统中的传递过程
• 在学习 skills/kernel-dev/platform-device-model 或驱动技能之前进行入门

工作流

1. 启动流程（简化版 x86/ARM64）

firmware/UEFI
├── arch/*/boot — decompress kernel, early setup
├── start_kernel() — mm, scheduler, timers, IRQ subsys
├── rest_init() → kernel_init → run_init_process
└── userspace init (systemd)

驱动的 module_init / device_initcall 会在 start_kernel 期间、init 之前运行。

2. 主要子系统

子系统	路径（通常）	关键结构体
调度器	kernel/sched/	task_struct、sched_entity
内存	mm/	struct page、mm_struct、vm_area_struct
VFS	fs/	inode、dentry、file、super_block
块设备	block/	request_queue、gendisk
网络	net/	sk_buff、net_device
驱动	drivers/	device、device_driver
系统调用	kernel/、fs/、mm/	SYSCALL_DEFINE*

3. Initcall 级别

/* include/linux/init.h — order matters */
early_initcall → core_initcall → postcore_initcall
→ arch_initcall → subsys_initcall → fs_initcall
→ device_initcall → late_initcall

平台驱动通常通过 subsys_initcall 或 module_init 注册。

4. 查找代码

# Locate symbol
grep -rn "platform_driver_register" drivers/

# Trace config
./scripts/config --state CONFIG_FOO

# File hierarchy docs
ls Documentation/admin-guide/

5. Agent 用法

/linux-kernel-architecture Where does page fault handling live and what calls it?

常见问题

症状	原因	修复方法
驱动 probe 过早	Initcall 与 DT 顺序问题	使用 deferred_probe 延迟处理
符号缺失	构建为模块	使用 modprobe，或通过内置的 CONFIG_* 配置
子系统错误	drivers/ 中名称相似	按照 struct bus_type 查找
启动挂起	提前禁用了 printk	使用 earlyprintk、initcall_debug

相关技能

• skills/kernel/kernel-internals — 深入了解调度器、SLUB、VFS
• skills/kernel-dev/kernel-memory-management — mm/ 详解
• skills/kernel-dev/platform-device-model — 驱动模型
• skills/kernel-dev/device-tree — 硬件描述
• skills/low-level-programming/linux-kernel-modules — LKM 基础