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（dsb、dmb、isb）
• 探讨 ASID（Address S