一、
面向Linux 6.x+内核版本，聚焦内存管理、进程调度、文件系统、网络协议栈、设备驱动五大核心模块，结合Rust语言集成、eBPF技术扩展等新特性，培养具备源码级调优与架构设计能力的系统工程师，适配云计算、嵌入式、高性能计算等场景需求39。
二、核心知识体系
1. 内存管理新范式
Memory Folios架构
对比传统Page结构，减少小文件内存碎片（mm/folio-compat.c实现）
透明大页（THP）动态拆分策略优化（mm/huge_memory.c调优）
NUMA感知内存分配
跨节点访问延迟控制（mm/page_alloc.c中的zone_reclaim_mode参数）
Slab分配器改进（SLUB模式下的CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL配置）
内存安全强化
KASAN动态检测内存越界（lib/test_kasan.c案例）
用户态内存隔离（mm/mmap_lock.c中的VMA锁机制）
2. 进程调度与实时性
CFS调度器升级
虚拟时间（vruntime）权重动态调整（kernel/sched/fair.c中的update_load_avg）
多核负载均衡策略（sched/core.c中的load_balance函数）59
实时调度优化
Deadline调度器抢占策略（sched/deadline.c中的__check_preempt_curr_dl）
PREEMPT_RT补丁深度集成（kernel/locking/rtmutex.c无锁化改造）
容器化调度支持
cgroups v2 CPU控制器（kernel/cgroup/cpu.c的cpu.max接口）
进程优先级与cgroup权重联动（sched/core.c中的task_css_check）
3. 文件系统与存储优化
下一代文件系统
Btrfs写时复制（COW）性能调优（fs/btrfs/transaction.c中的日志合并策略）
F2FS的Zoned Block Device支持（fs/f2fs/segment.c的GC算法改进）
异步IO革命
io_uring高级特性（io_uring/cmd.c中的网络套接字直接操作）
零拷贝文件传输（splice系统调用与sendfile优化对比）
持久化内存编程
DAX模式下的Ext4直连访问（fs/ext4/file.c中的dax_iomap_ops）
PMEM-aware内存分配器（lib/nvdimm/pmem.c的devm_memremap_pages）
4. 网络协议栈革新
XDP/eBPF加速
DDoS防护实现（net/core/xdp.c中的bpf_prog_run_xdp）
自定义协议解析（samples/bpf/xdp_router_kern.c案例）
QUIC协议内核支持
UDP承载的可靠传输（net/quic模块的拥塞控制算法）
与TLS 1.3的协同优化（crypto/tls中的零拷贝加解密）
用户态协议栈实践
DPDK与内核协议栈混合部署（drivers/vdpa/vdpa.c的虚拟设备支持）
io_uring异步网络库开发（io_uring/opdef.c中的IORING_OP_SENDMSG）
5. 设备驱动新生态
Rust驱动开发
NVMe驱动安全重构（drivers/nvme/host/rust模块的SpinLock实现）
GPIO驱动案例（rust/gpio中的request_irq异步处理）4
异构计算支持
GPU驱动统一接口（DRM_SCHED调度器的dma_fence机制）
FPGA动态加载（drivers/fpga/dfl.c的Partial Reconfiguration）
安全驱动设计
TPM2.0硬件加密集成（drivers/char/tpm/tpm2-space.c）
DMA攻击防护（IOMMU的SVA（Shared Virtual Addressing）模式）
三、新版内核特色技术
1. Rust语言集成
安全性与性能平衡（rust/helpers.c中的kmalloc封装）
C/Rust混合编程实践（bindgen工具生成FFI接口）
典型案例：Apple M1 GPU驱动（drivers/gpu/drm/apple/agx模块）4
2. eBPF技术扩展
内核热补丁（livepatch与BPF结合的CONFIG_BPF_LIVE_PATCHING）
安全监控框架（security/bpf中的LSM钩子扩展）
3. 性能剖析工具链
新一代perf功能（tools/perf/builtin-trace.c的BPF后端支持）
内存泄漏检测（kmemleak与KASAN联动策略）
四、源码分析方法论
1. 模块化切入策略
动态追踪定位（ftrace事件跟踪/sys/kernel/debug/tracing）
符号依赖分析（cscope与LXR在线源码交叉引用）36
2. 调试与实验环境
QEMU+GDB内核调试（scripts/gdb/vmlinux-gdb.py脚本使用）
热补丁开发（kpatch工具链与livepatch模块示例）
3. 性能调优案例
数据库场景内存优化（调整vm.dirty_ratio与Slab回收策略）
实时音视频延迟优化（CONFIG_PREEMPT配置与中断线程化）
