ARM64 Linux 内核学习指南:从基础到实践

前言

ARM64 作为当今主流的处理器架构,被广泛应用于移动设备、嵌入式系统和服务器领域。学习 ARM64 在 Linux 内核中的实现,不仅有助于深入理解操作系统底层机制,还能提升在内核开发、驱动编写、虚拟化等领域的专业能力。

本指南面向对 Linux 内核有一定了解的读者,提供完整的学习思路和实践路径,帮助你高效掌握 ARM64 Linux 内核。


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一、ARM64 Linux 内核学习的全局视角

在学习 ARM64 内核时,我们可以将其划分为几个核心模块,每个模块都涉及关键技术点:

1. 内核启动与地址映射

  • 了解 ARM64 内核的启动流程(从 Bootloader 到 start_kernel
  • 学习地址映射方式,包括 TTBR0/TTBR1、PAGE_OFFSET 等概念
  • 解析 Device Tree 与 ACPI 设备描述的作用

2. 页表与 MMU 机制

  • 掌握 ARM64 页表结构(4 级页表:PGD -> PUD -> PMD -> PTE)
  • 研究 MMU(Memory Management Unit)如何管理虚拟地址
  • 解析 TLB(Translation Lookaside Buffer)对性能的影响

3. 中断与异常处理

  • 了解 ARM64 的异常模型(同步异常、IRQ、FIQ、SError)
  • 探索 GIC(Generic Interrupt Controller)如何管理中断
  • 学习 arch/arm64/kernel/entry.S 的异常向量表实现

4. 内存管理与缓存一致性

  • 解析 ARM64 内存管理(物理/虚拟地址映射、内存分区)
  • 研究 Cache Coherency(PoC、PoU)和内存屏障(dsbdmbisb
  • 探讨 ASID(Address S
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