開源鴻蒙內(nèi)核源碼分析系列 | “內(nèi)核”驅(qū)動(dòng) | 作者披露寫這個(gè)系列的動(dòng)因

大家可以叫我turing ，計(jì)算機(jī)碩士，某互聯(lián)網(wǎng)公司技術(shù)副總裁 。計(jì)劃用 5 - 10 年時(shí)間把鴻蒙系統(tǒng)的底層實(shí)現(xiàn)整理成檔，包括：內(nèi)核實(shí)現(xiàn)、驅(qū)動(dòng)框架、協(xié)議棧、應(yīng)用框架、編譯構(gòu)建、運(yùn)行時(shí)系統(tǒng) 等核心子系統(tǒng)。工程浩大，自不量力，然興趣所至，義無反顧， 此念不息，堅(jiān)如磐石。

一句話：熱愛是所有的理由和答案。

因大學(xué)時(shí)閱讀 linux 2.6 內(nèi)核痛并快樂的經(jīng)歷，一直有個(gè)心愿，對(duì)底層基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)行一次系統(tǒng)性的整理，方便自己隨時(shí)翻看，同時(shí)讓更多對(duì)底層感興趣的小伙伴減少時(shí)間，加速對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)級(jí)的理解，而不至于過早的放棄。但因過程種種，多年一直沒有行動(dòng)，基本要放棄這件事了。恰逢 2020/9/10 鴻蒙正式開源，重新激活了多年的心愿，就有那么點(diǎn)如黃河之水一發(fā)不可收拾了。

包含三部分內(nèi)容：注源，寫博 ，畫圖， 目前對(duì)內(nèi)核源碼的注解完成 80% ，博客分析完成80+篇，百圖畫鴻蒙完成20張，空閑時(shí)間幾乎被占用，時(shí)間不夠用，但每天都很充實(shí)，連做夢(mèng)鴻蒙系統(tǒng)都在魚貫而入。是件很有挑戰(zhàn)的事，時(shí)間單位以年計(jì)，已持續(xù)一年半，期間得到眾多小伙伴的支持與糾錯(cuò)，在此謝過 ! :P

碼農(nóng)的學(xué)職生涯，都應(yīng)精讀一遍內(nèi)核源碼。以澆筑好計(jì)算機(jī)知識(shí)大廈的地基，地基縱深的堅(jiān)固程度，很大程度能決定未來大廈能蓋多高。那為何一定要精讀細(xì)品呢？

因?yàn)閮?nèi)核代碼本身并不太多，都是濃縮的精華，精讀是讓各個(gè)知識(shí)點(diǎn)高頻出現(xiàn)，不孤立成點(diǎn)狀記憶，沒有足夠連接點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)是很容易忘的，點(diǎn)點(diǎn)成線，線面成體，連接越多，記得越牢，如此短時(shí)間內(nèi)容易結(jié)成一張高濃度，高密度的系統(tǒng)化知識(shí)網(wǎng)，訓(xùn)練大腦肌肉記憶，駐入大腦直覺區(qū)，想抹都抹不掉，終生攜帶，隨時(shí)調(diào)取。跟騎單車一樣，一旦學(xué)會(huì)，即便多年不騎，照樣跨上就走，游刃有余。

大家在平時(shí)，一定會(huì)有這種體會(huì)：學(xué)任何一個(gè)新東西的過程中，必然會(huì)接觸到很多新的概念，尤其是像 Java/android 這樣的的生態(tài)，枝繁葉茂，相應(yīng)的概念也特別多。很多同學(xué)，如果掌握不到要領(lǐng)，一個(gè)猛子扎下去，很快就會(huì)無數(shù)的概念海藻繞在其中出，難以自拔，痛苦難耐。

感謝開放原子開源基金會(huì)，致敬鴻蒙內(nèi)核開發(fā)者提供了如此優(yōu)秀的源碼，一了多年的夙愿，津津樂道于此。從內(nèi)核一行行的代碼中能深深感受到開發(fā)者各中艱辛與堅(jiān)持，及鴻蒙生態(tài)對(duì)未來的價(jià)值，這些是張嘴就來的網(wǎng)絡(luò)噴子們永遠(yuǎn)不能體會(huì)到的。可以毫不夸張的說鴻蒙內(nèi)核源碼可作為大學(xué)：C語言，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)，匯編語言，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)組成原理，微機(jī)接口 七門課程的教學(xué)項(xiàng)目。如此寶庫，不深入研究實(shí)在是暴殄天物，于心不忍，堅(jiān)信鴻蒙大勢(shì)所趨，未來可期，其必定成功，也必然成功，誓做其堅(jiān)定的追隨者和傳播者。

普通概念映射級(jí)：這一級(jí)不涉及專業(yè)知識(shí)，用大眾所熟知的公共認(rèn)知就能聽明白是個(gè)什么概念，也就是說用一個(gè)普通人都懂的概念去詮釋或者映射一個(gè)他們從沒聽過的概念。讓陌生的知識(shí)點(diǎn)與大腦中爛熟于心的知識(shí)點(diǎn)建立多重鏈接，加深記憶。說別人能聽得懂的話這很重要。一個(gè)沒學(xué)過計(jì)算機(jī)知識(shí)的賣菜大媽就不可能知道內(nèi)核的基本運(yùn)作了嗎？不一定。在系列篇中試圖用故事，打比方，去引導(dǎo)這一層級(jí)的認(rèn)知，希望能卷入更多的人來關(guān)注基礎(chǔ)軟件，人多了場(chǎng)子熱起來了創(chuàng)新就來了。

專業(yè)概念抽象級(jí)：對(duì)抽象的專業(yè)邏輯概念具體化認(rèn)知， 比如虛擬內(nèi)存，老百姓是聽不懂的，學(xué)過計(jì)算機(jī)的人都懂，具體怎么實(shí)現(xiàn)的很多人又都不懂了，但這并不妨礙成為一個(gè)優(yōu)秀的上層應(yīng)用開發(fā)者，因?yàn)樘摂M內(nèi)存已經(jīng)被抽象出來，目的是要屏蔽上層對(duì)它具體實(shí)現(xiàn)的認(rèn)知。試圖用百篇博客系列篇去拆解那些已經(jīng)被抽象出來的專業(yè)概念， 希望能卷入更多對(duì)內(nèi)核感興趣的應(yīng)用軟件人才流入基礎(chǔ)軟硬件生態(tài)， 應(yīng)用軟件咱們是無敵宇宙，但基礎(chǔ)軟件卻很薄弱。

具體微觀代碼級(jí)：這一級(jí)是具體到每一行代碼的實(shí)現(xiàn)，到了用代碼指令級(jí)的地步，這段代碼是什么意思？為什么要這么設(shè)計(jì)？有沒有更好的方案？鴻蒙內(nèi)核源碼注解分析 試圖從細(xì)微處去解釋代碼實(shí)現(xiàn)層，英文真的是天生適合設(shè)計(jì)成編程語言的人類語言，計(jì)算機(jī)的01碼映射到人類世界的26個(gè)字母，誕生了太多的偉大奇跡。但我們的母語注定了很大部分人存在著自然語言層級(jí)的理解映射，希望內(nèi)核注解分析能讓更多愛好者節(jié)約時(shí)間成本，哪怕節(jié)約一分鐘也是這件事莫大的意義。

為了全方位剖析內(nèi)核，在 畫圖，寫文，注源，成冊(cè) 四個(gè)方向做了努力，試圖以講故事，畫圖表，寫文檔，拆源碼 立體的方式表述內(nèi)核。很喜歡易中天老師的一句話:研究方式不等于表述方式。底層技術(shù)并不枯燥，它可以很有意思，它可以是我們生活中的場(chǎng)景。

一：百圖畫鴻蒙 | 一圖一主干 | 骨骼系統(tǒng)

如果把鴻蒙比作人，百圖目的是要畫出其骨骼系統(tǒng)。

百圖系列每張圖都是心血之作，耗時(shí)甚大，能用一張就絕不用兩張，所以會(huì)畫的比較復(fù)雜，高清圖會(huì)很大，可在公眾號(hào)中回復(fù) 百圖 獲取3倍超高清最新圖。v**.xx代表圖的版本，請(qǐng)留意圖的更新。

例如：雙向鏈表 是內(nèi)核最重要的結(jié)構(gòu)體，站長更愿意將它比喻成人的左右手，其意義是通過寄生在宿主結(jié)構(gòu)體上來體現(xiàn)，可想象成在宿主結(jié)構(gòu)體裝上一對(duì)對(duì)勤勞的雙手，它真的很會(huì)來事，超級(jí)活躍分子，為宿主到處拉朋友，建圈子。其插入 | 刪除 | 遍歷操作是它最常用的社交三大件，若不理解透徹在分析源碼過程中很容易卡殼。雖在網(wǎng)上能找到很多它的圖,但怎么看都不是自己想要的，干脆重畫了它的主要操作。

百萬漢字注解內(nèi)核目的是要看清楚其毛細(xì)血管，細(xì)胞結(jié)構(gòu)，等于在拿放大鏡看內(nèi)核。內(nèi)核并不神秘，帶著問題去源碼中找答案是很容易上癮的，你會(huì)發(fā)現(xiàn)很多文章對(duì)一些問題的解讀是錯(cuò)誤的，或者說不深刻難以自圓其說，你會(huì)慢慢形成自己新的解讀，而新的解讀又會(huì)碰到新的問題，如此層層遞進(jìn)，滾滾向前，拿著放大鏡根本不愿意放手。

因鴻蒙內(nèi)核6W+代碼量，本身只有較少的注釋， 中文注解以不對(duì)原有代碼侵入為前提，源碼中所有英文部分都是原有注釋，所有中文部分都是中文版的注釋，同時(shí)為方便同步官方版本的更新，盡量不去增加代碼的行數(shù)，不破壞文件的結(jié)構(gòu)，注釋多類似以下的方式:

• 在重要模塊的.c/.h文件開始位置先對(duì)模塊功能做整體的介紹，例如異常接管模塊注解如圖所示:

注解過程中查閱了很多的資料和書籍，在具體代碼處都附上了參考鏈接。

• 繪制字符圖幫助理解模塊 ，例如 虛擬內(nèi)存區(qū)域分布沒有圖很難理解。

• 而函數(shù)級(jí)注解會(huì)詳細(xì)到重點(diǎn)行，甚至每一行， 例如申請(qǐng)互斥鎖的主體函數(shù)，不可謂不重要，而官方注釋僅有一行，如圖所示：

注解創(chuàng)建了一些特殊記號(hào)，可直接搜索查看

• 搜索 @note_pic 可查看繪制的全部字符圖
• 搜索 @note_why 是尚未看明白的地方，有看明白的，請(qǐng)新建 Pull Request完善
• 搜索 @note_thinking 是一些的思考和建議
• 搜索 @note_#if0 是由第三方項(xiàng)目提供不在內(nèi)核源碼中定義的極為重要結(jié)構(gòu)體，為方便理解而添加的。
• 搜索 @note_link 是網(wǎng)址鏈接，方便理解模塊信息，來源于官方文檔，百篇博客，外部鏈接
• 搜索 @note_good 是給源碼點(diǎn)贊的地方

三：參考手冊(cè) | Doxygen呈現(xiàn) | 診斷

在中文加注版基礎(chǔ)上構(gòu)建了參考手冊(cè)，如此可以看到毛細(xì)血管級(jí)的網(wǎng)絡(luò)圖，注解支持 doxygen 格式標(biāo)準(zhǔn)。

圖為內(nèi)核main的調(diào)用關(guān)系直觀展現(xiàn)，如果沒有這張圖，光main一個(gè)函數(shù)就夠喝一壺。main本身是由匯編指令 bl main調(diào)用

可前往 >> 鴻蒙研究站 | 參考手冊(cè) （http://doxygen.weharmonyos.com/index.html）體驗(yàn)

圖為內(nèi)核所有結(jié)構(gòu)體索引，點(diǎn)擊可查看每個(gè)結(jié)構(gòu)變量細(xì)節(jié)

可前往 >> 鴻蒙研究站 | 結(jié)構(gòu)體索引 （http://doxygen.weharmonyos.com/classes.html）體驗(yàn)。

百文相當(dāng)于摸出內(nèi)核的肌肉和器官系統(tǒng)，讓人開始豐滿有立體感，因是直接從注釋源碼起步，在加注釋過程中，每每有心得處就整理,慢慢形成了以下文章。內(nèi)容立足源碼，常以生活場(chǎng)景打比方盡可能多的將內(nèi)核知識(shí)點(diǎn)置入某種場(chǎng)景，具有畫面感，容易理解記憶。說別人能聽得懂的話很重要! 百篇博客絕不是百度教條式的在說一堆詰屈聱牙的概念，那沒什么意思。更希望讓內(nèi)核變得栩栩如生，倍感親切。

與代碼需不斷debug一樣，文章內(nèi)容會(huì)存在不少錯(cuò)漏之處，請(qǐng)多包涵，但會(huì)反復(fù)修正，持續(xù)更新，在開發(fā)者論壇發(fā)布的內(nèi)容文章名稱前面會(huì)有v**.xx 代表文章序號(hào)和修改的次數(shù)，精雕細(xì)琢，言簡意賅，力求打造精品內(nèi)容。

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鴻蒙論壇的鏈接如下：bbs.weharmonyos.com

搭個(gè)論壇貌似不合時(shí)宜, 但站長卻固執(zhí)的認(rèn)為它是技術(shù)人最好的溝通方式, 它不像群各種叨絮使人焦慮被逼的屏蔽它, 它更像個(gè)異性知己,懂你給你留足空間思考,從不擾亂你的生活,鴻蒙論壇會(huì)一直存在,并堅(jiān)持自己的風(fēng)格(干凈.營養(yǎng).不盲從)。選擇 Discuz 是因?yàn)樗珒?yōu)秀, 一個(gè)沉淀了20年的開源平臺(tái),被所謂的時(shí)代遺忘實(shí)在是太過可惜。哪天您得空了就去逛逛吧 , 它可能并沒有那么糟糕。

內(nèi)核注解同時(shí)在 gitee | github | coding | gitcode 發(fā)布：

gitee倉：

https://gitee.com/weharmony/kernel_liteos_a_note

github倉：

https://github.com/kuangyufei/kernel_liteos_a_note

codechina倉：

https://codechina.csdn.net/kuangyufei/kernel_liteos_a_note

coding倉：

https://weharmony.coding.net/public/harmony/kernel_liteos_a_note/git/files

注解與官方源碼按月保持同步。同步歷史如下:

2022/08/28 -- 完善測(cè)試用例

2022/07/18 -- 開機(jī)代碼微調(diào)

2022/06/03 -- 增加 jffs2 編譯選項(xiàng)

2022/05/09 -- 標(biāo)準(zhǔn)庫(musl , newlib) 目錄調(diào)整

2022/04/16 -- 任務(wù)調(diào)度模塊有很大更新

2022/03/23 -- 新增各CPU核自主管理中斷, 定時(shí)器模塊較大調(diào)整

2022/02/18 -- 官方無代碼更新, 只有測(cè)試用例的完善

2022/01/20 -- 同步官方代碼,本次官方對(duì)測(cè)試用例和MMU做了較大調(diào)整

2021/12/20 -- 增加LMS模塊，完善PM，F(xiàn)at Cache

2021/11/12 -- 加入epoll支持，對(duì)shell模塊有較大調(diào)整，微調(diào)process，task，更正單詞拼寫錯(cuò)誤

2021/10/21 -- 增加性能優(yōu)化模塊perf，優(yōu)化了文件映射模塊

2021/09/14 -- common，extended等幾個(gè)目錄結(jié)構(gòu)和Makefile調(diào)整

2021/08/19 -- 各目錄增加了BUILD。gn文件，文件系統(tǒng)部分文件調(diào)整

2021/07/15 -- 改動(dòng)不大，新增blackbox，hidumper，對(duì)一些宏規(guī)范化使用

2021/06/27 -- 對(duì)文件系統(tǒng)/設(shè)備驅(qū)動(dòng)改動(dòng)較大，目錄結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新整理

2021/06/08 -- 對(duì)編譯構(gòu)建，任務(wù)，信號(hào)模塊有較大的改動(dòng)

2021/05/28 -- 改動(dòng)不大，主要針對(duì)一些錯(cuò)誤單詞拼寫糾正

2021/05/13 -- 對(duì)系統(tǒng)調(diào)用，任務(wù)切換，信號(hào)處理，異常接管，文件管理，shell做了較大更新，代碼結(jié)構(gòu)更清晰

2021/04/21 -- 官方優(yōu)化了很多之前吐槽的地方，點(diǎn)贊

2020/09/16 -- 中文注解版起點(diǎn)

在給鴻蒙內(nèi)核源碼加注過程中發(fā)現(xiàn)僅僅注解內(nèi)核倉庫還不夠，因?yàn)樗P(guān)聯(lián)了其他子系統(tǒng)，若對(duì)這些子系統(tǒng)不了解是很難完整的注解鴻蒙內(nèi)核，所以也對(duì)這些關(guān)聯(lián)倉庫進(jìn)行了部分注解，這些倉庫包括:

中文加注版比官方版無新增文件，只多了一個(gè)zzz的目錄，里面放了一些加注所需文件，它與內(nèi)核代碼無關(guān)，可以忽略它，取名zzz是為了排在最后，減少對(duì)原有代碼目錄級(jí)的侵入，zzz 的想法源于微信中名稱為AAA的那幫朋友，你的微信里應(yīng)該也有他們熟悉的身影吧 :-)

/kernel/liteos_a
├── apps                   # 用戶態(tài)的init和shell應(yīng)用程序
├── arch                   # 體系架構(gòu)的目錄，如arm等
│   └── arm                # arm架構(gòu)代碼
├── bsd                    # freebsd相關(guān)的驅(qū)動(dòng)和適配層模塊代碼引入，例如USB等
├── compat                 # 內(nèi)核接口兼容性目錄
│   └── posix              # posix相關(guān)接口
├── drivers                # 內(nèi)核驅(qū)動(dòng)
│   └── char               # 字符設(shè)備
│       ├── mem            # 訪問物理IO設(shè)備驅(qū)動(dòng)
│       ├── quickstart     # 系統(tǒng)快速啟動(dòng)接口目錄
│       ├── random         # 隨機(jī)數(shù)設(shè)備驅(qū)動(dòng)
│       └── video          # framebuffer驅(qū)動(dòng)框架
├── fs                     # 文件系統(tǒng)模塊，主要來源于NuttX開源項(xiàng)目
│   ├── fat                # fat文件系統(tǒng)
│   ├── jffs2              # jffs2文件系統(tǒng)
│   ├── include            # 對(duì)外暴露頭文件存放目錄
│   ├── nfs                # nfs文件系統(tǒng)
│   ├── proc               # proc文件系統(tǒng)
│   ├── ramfs              # ramfs文件系統(tǒng)
│   └── vfs                # vfs層
├── kernel                 # 進(jìn)程、內(nèi)存、IPC等模塊
│   ├── base               # 基礎(chǔ)內(nèi)核，包括調(diào)度、內(nèi)存等模塊
│   ├── common             # 內(nèi)核通用組件
│   ├── extended           # 擴(kuò)展內(nèi)核，包括動(dòng)態(tài)加載、vdso、liteipc等模塊
│   ├── include            # 對(duì)外暴露頭文件存放目錄
│   └── user               # 加載init進(jìn)程
├── lib                    # 內(nèi)核的lib庫
├── net                    # 網(wǎng)絡(luò)模塊，主要來源于lwip開源項(xiàng)目
├── platform               # 支持不同的芯片平臺(tái)代碼，如Hi3516DV300等
│   ├── hw                 # 時(shí)鐘與中斷相關(guān)邏輯代碼
│   ├── include            # 對(duì)外暴露頭文件存放目錄
│   └── uart               # 串口相關(guān)邏輯代碼
├── security               # 安全特性相關(guān)的代碼，包括進(jìn)程權(quán)限管理和虛擬id映射管理
├── syscall                # 系統(tǒng)調(diào)用 
├── testsuites             # 單元測(cè)試用例 
├── tools                  # 構(gòu)建工具及相關(guān)配置和代碼
└── zzz                    # 中文注解版新增目錄

研究鴻蒙需不斷的翻閱資料，吸取精華，其中官方文檔必不可少， 為更好的呈現(xiàn) OpenHarmony開發(fā)文檔 ， 特意做了靜態(tài)站點(diǎn) >> 鴻蒙研究站 | 官方文檔 （https://weharmony.github.io/）來方便查閱官方資料，與官方資料保持同步更新。

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