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02 | 学习路径：爬过这六个陡坡，你就能对Linux了如指掌
很多人觉得Linux操作系统刚开始学起来很难，主要是因为我们平时办公或者学习用的都是Windows系统，而Windows和Linux的使用模式是完全不一样的。
Windows的基本使用模式是“图形化界面+菜单”。也就是说，无论我们做什么事情，首先要找一个图形化的界面。在这里面，“开始”菜单是统一的入口，无论是运行程序，还是做系统设置，你都能找到一个界面，界面上会有各种各样的输入框和菜单。我们只要挨个儿看过去，总能找到想操作的功能。实在不行，还有杀手锏，就是右键菜单，挨个儿一项一项看下去，最终也能实现想做的操作。
如果你刚刚上手Linux，就会发现，情况完全不一样。你基本是这也找不着，那也找不着，觉得Linux十分难用，从而“从入门到放弃”。
Linux上手难，学习曲线陡峭，所以它的学习过程更像一个爬坡模式。这些坡看起来都很陡，但是一旦爬上一阶，就会一马平川。你会惊叹Linux的设计之美，而Linux的灵活性也会使得你有N多种方法解决问题，从而事半功倍，你就会有一切尽在掌握的感觉。只可惜，大部分同学都停留在了山脚下。
那怎样才能掌握这项爬坡技能呢？我们首先需要明确，我们要爬哪些坡。
我总结了一下，在整个Linux的学习过程中，要爬的坡有六个，分别是：熟练使用Linux命令行、使用Linux进行程序设计、了解Linux内核机制、阅读Linux内核代码、实验定制Linux组件，以及最后落到生产实践上。以下是我为你准备的爬坡秘籍以及辅助的书单弹药。
第一个坡：抛弃旧的思维习惯，熟练使用Linux命令行
上手Linux的第一步，要先从Windows的思维习惯，切换成Linux的“命令行+文件”使用模式。
在Linux中，无论我们做什么事情，都会有相应的命令工具。虽然这些命令一般会在bin或者sbin目录下面，但是这些命令的数量太多了。如果你事先不知道该用哪个命令，很难通过枚举的方式找到。因此，在这样没有统一入口的情况下，就需要你对最基本的命令有所掌握。
一旦找到某个命令行工具，替代输入框的是各种各样的启动参数。这些参数怎么填，一般可以通过-h查看help，挨个儿看过去，就能找到相应的配置项；还可以通过man命令，查看文档。无论是什么命令行工具，最终的配置一般会落到一个文件上，只要找到了那个文件，文件中会有注释，也可以挨个儿看下去，基本就知道如何配置了。
这个过程可能非常痛苦，在没有足够熟练地掌握命令行之前，你会发现干个非常小的事情都需要搜索半天，读很多文档，即便如此还不一定能得到期望的结果。这个时候你一定不要气馁，坚持下去，继续看文档、查资料，慢慢你就会发现，大部分命令的行为模式都很像，你几乎不需要搜索就能完成大部分操作了。
恭喜你，这个时候你已经爬上第一个坡了。这个时候，你能看到一些很美丽的风景，例如一些很有技巧的命令sed和awk、很神奇的正则表达式、灵活的管道和grep、强大的bash。你可以自动化地做一些事情了，例如处理一些数据，会比你使用Excel要又快又准，关键是不用框框点点，在后台就能完成一系列操作。在处理数据的同时，你还可以干别的事情，半夜处理数据，第二天早上发个邮件报告，这都是Excel很难做到的事情。
不过，在这个专栏里，命令行并不是我们的重点，但是考虑到一些刚起步的同学，在第一部分我会简单介绍一些能够让你快速上手Linux的命令行。专栏每一模块的第一节，我都会有针对性地讲解这一模块的常用命令，足够你把Linux用起来。
如果你想全面学习Linux命令，推荐你阅读《鸟哥的Linux私房菜》。如果想再深入一点，推荐你阅读《Linux系统管理技术手册》。这本砖头厚的书，可以说是Linux运维手边必备。
第二个坡：通过系统调用或者glibc，学会自己进行程序设计
命令行工具也是程序，只不过是别人写的程序。从用别人写的程序，到自己能够写程序，通过程序来操作Linux，这是第二个要爬的坡。
用代码操作Linux，可以直接使用Linux系统调用，也可以使用glibc的库。
Linux的系统调用非常多，而且每个函数都非常复杂，传入的参数、返回值、调用的方式等等都有很多讲究。这里面需要掌握很多Linux操作系统的原理，否则你会无法理解为什么应该这样调用。
刚开始学Linux程序设计的时候，你会发现它比命令行复杂得多。因为你的角色再次变化，这是为啥呢？我这么说，估计你就能理解了。
如果说使用命令行的人是吃馒头的，那写代码操作命令行的人就是做馒头的。看着简简单单的一个馒头，可能要经过N个工序才能蒸出来。同样，你会发现，你平时用的一个简单的命令行，却需要N个系统调用组合才能完成。其中每个系统调用都要进行深入地学习、读文档、做实验。
经过一段时间的学习，你啃下了这些东西，恭喜你，又爬上了一个坡。这时候，你已经很接近操作系统的原理了，你能看到另一番风景了。大学里学的那些理论，你再回去看，现在就会开始有感觉了。你本来不理解进程树，调用了fork，就明白了；你本来不理解进程同步机制，调用了信号量，也明白了；你本来分不清楚网络应用层和传输层的分界线，调用了socket，都明白了。
同样，专栏的第一模块，我会简单介绍一下Linux有哪些系统调用，每一模块的第一节，我还会讲解这一模块的常用系统调用，以及如何编程调用这些系统调用。这样可以使你对Linux程序设计入个门，但是这对于实战肯定是远远不够的。如果要进一步学习Linux程序设计，推荐你阅读**《UNIX环境高级编程》**，这本书有代码，有介绍，有原理，非常实用。
第三个坡：了解Linux内核机制，反复研习重点突破
当你已经会使用代码操作Linux的时候，你已经很希望揭开这层面纱，看看系统调用背后到底做了什么。
这个时候，你的角色要再次面临变化，就像你蒸馒头时间长了，发现要蒸出更好吃的馒头，就必须要对面粉有所研究。怎么研究呢？当然你可以去面粉厂看人家的加工过程，但是面粉厂的流水线也很复杂，很多和你蒸馒头没有直接关系，直接去看容易蒙圈，所以这时候你最好先研究一下，面粉制造工艺与馒头口味的关系。
对于Linux也是一样的，进一步了解内核的原理，有助于你更好地使用命令行和进行程序设计，能让你的运维和开发水平上升一个层次，但是我不建议你直接看代码，因为Linux代码量太大，很容易迷失，找不到头绪。最好的办法是，先了解一下Linux内核机制，知道基本的原理和流程就可以了。
一旦学起来的时候，你会发现，Linux内核机制也非常复杂，而且其中相互关联。比如说，进程运行要分配内存，内存映射涉及文件的关联，文件的读写需要经过块设备，从文件中加载代码才能运行起来进程。这些知识点要反复对照，才能理清。
但是一旦爬上这个坡，你会发现Linux这个复杂的系统开始透明起来。无论你是运维，还是开发，你都能大概知道背后发生的事情，并在出现异常的情况时，比较准确地定位到问题所在。
Linux内核机制是我们这个专栏重点要讲述的部分，我会基于最新4.x的内核进行讲解，当然我也意识到了内核机制的复杂性，所以我选择通过故事性和图形化的方式，帮助你了解并记住这些机制。
这块内容的辅助学习，我推荐一本《深入理解LINUX内核》。这本书言简意赅地讲述了主要的内核机制。看完这本书，你会对Linux内核有总体的了解。不过这本书的内核版本有点老，不过对于了解原理来讲，没有任何问题。
第四个坡：阅读Linux内核代码，聚焦核心逻辑和场景
在了解内核机制的时候，你肯定会遇到困惑的地方，因为理论的描述和提炼虽然能够让你更容易看清全貌，但是容易让你忽略细节。
我在看内核原理的书的时候也遇到过这种问题，有的地方实在是难以理解，或者不同的书说的不一样，这时候该怎么办呢？其实很好办，Linux是开源的呀，我们可以看代码呀，代码是精准的。哪里有问题，找到那段代码看一看，很多问题就有方法了。
另外，当你在工作中需要重点研究某方面技术的时候，如果涉及内核，这个时候仅仅了解原理已经不够了，你需要看这部分的代码。
但是开源软件代码纷繁复杂，一开始看肯定晕，找不着北。这里有一个诀窍，就是一开始阅读代码不要纠结一城一池的得失，不要每一行都一定要搞清楚它是干嘛的，而要聚焦于核心逻辑和使用场景。
一旦爬上这个坡，对于操作系统的原理，你应该就掌握得比较清楚了。就像蒸馒头的人已经将面粉加工流程烂熟于心。这个时候，你就可以有针对性地去做课题，把所学和你现在做的东西结合起来重点突破。例如你是研究虚拟化的，就重点看KVM的部分；如果你是研究网络的，就重点看内核协议栈的部分。
在专栏里，我在讲述Linux原理的同时，也会根据场景和主要流程来分析部分代码，例如创建进程、分配内存、打开文件、读写文件、收发网络包等等。考虑到大量代码粘贴会让你看起来比较费劲，也会占用大量篇幅，所以我采取只叙述主要流程，只放必要的代码，大部分的逻辑和相互关系，尽量通过图的方式展现出来，给你讲解。
这里也推荐一本书，《LINUX内核源代码情景分析》。这本书最大的优点是结合场景进行分析，看得见、摸得着，非常直观，唯一的缺点还是内核版本比较老。
第五个坡：实验定制化Linux组件，已经没人能阻挡你成为内核开发工程师了
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。从只看内核代码，到上手修改内核代码，这又是一个很大的坎。这相当于蒸馒头的人为了定制口味，要开始修改面粉生产流程了。
因为Linux有源代码，很多地方可以参考现有的实现，定制化自己的模块。例如，你可以自己实现一个设备驱动程序，实现一个自己的系统调用，或者实现一个自己的文件系统等等。
这个难度比较大，涉及的细节比较多，上一个阶段，我的建议是不计较一城一地的得失，不需要每个细节都搞清楚，这一个阶段要求就更高了。一旦代码有一个细微的bug，都有可能导致实验失败。
专栏最后一个部分，我专门设计了两个实验，帮你度过这个坎。只要跟着我的步伐进行学习，接下来，就没人能够阻挡你成为一名内核开发工程师了。
最后一个坡：面向真实场景的开发，实践没有终点
说了这么多，我们都只是走出了万里长征第一步。我始终坚信，真正的高手都是在实战中摸爬滚打练出来的。
如果你是运维，仅仅熟悉上面基本的操作是不够的，生产环境会有大量的不可控因素，尤其是集群规模大的更是如此，大量的运维经验是实战来的，不能光靠读书。如果你是开发，对内核进行少量修改容易，但是一旦面临真实的场景，需要考虑各种因素，并发与并行，锁与保护，扩展性和兼容性，都需要真实项目才能练出来。
总结时刻
今天，我把爬坡的过程，分解成了六个阶段，并给你分享了我的私家爬坡宝典。你都记住了吗？我把今天的内容总结成了下面这张图。建议你牢牢记住这张图，在接下来的四个月中，按照这个路径稳步前进，攻克Linux操作系统。
Linux操作系统爬坡路线图
课堂练习
你可以结合第一节的测试结果，并根据我今天讲的爬坡方法，思考一下，在接下来的四个月里，你准备怎么学习这个专栏。
欢迎在留言区写下你的爬坡计划，也欢迎你把今天的文章分享给你的朋友，和他一起学习、进步。
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