Linux内核精析

Linux内核精析
作 者: 郑阿奇
出版社: 电子工业出版社
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标 签: 操作系统 计算机与互联网
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内容简介

Linux是一个完全免费、开放、跨平台的操作系统,是类UNIX系统中的一员,它支持多用户、多线程、多进程,实时性好、功能强大。学习Linux的关键在于对内核的理解和把握,本书作者长期从事Linux系统特别是嵌入式系统产品的研发,积累了丰富的经验。书中全面、系统、深入地介绍了Linux,对Linux内核进行了深度的剖析。全书共15章,包括概述、Linux内核启动、进程、进程地址空间、进程的调度、内存管理、进程间通信、系统调用、内核同步、设备驱动程序、中断、时钟、文件系统、ext文件系统和内核模块。每一章的内容都深入浅出,文字和程序相结合,每一部分的说明都比较详细,尽可能让读者看得懂、能理解。

图书目录

目 录

第1章 概述\t1

1.1 Linux的内存管理机制\t1

1.2 Linux的基本组成\t3

1.2.1 进程\t3

1.2.2 进程间通信\t4

1.2.3 内存管理\t4

1.2.4 设备驱动\t5

1.2.5 中断\t6

1.2.6 时钟\t6

1.2.7 文件系统\t6

1.2.8 内核模块\t7

1.3 本章小结\t7

第2章 Linux内核启动\t8

2.1 BOIS启动阶段\t8

2.2 实模式setup阶段\t9

2.3 保护模式startup_32阶段\t14

2.4 内核启动start_kernel\t17

2.5 本章小结\t39

第3章 进程\t40

3.1 进程的表示\t40

3.1.1 进程描述符\t40

3.1.2 命名空间\t47

3.1.3 进程标识\t52

3.2 进程关系\t63

3.3 进程的复制\t64

3.3.1 写时复制\t64

3.3.2 执行系统调用\t65

3.4 新进程启动\t94

3.5 进程的切换\t103

3.6 进程的退出\t106

3.7 本章小结\t118

第4章 进程地址空间\t119

4.1 进程虚拟地址空间\t119

4.1.1 进程地址空间的布局\t120

4.1.2 进程地址空间布局的创建\t123

4.2 线性区\t125

4.2.1 虚拟内存区域的表示\t127

4.2.2 虚拟内存区域的操作\t131

4.2.3 缺页的异常处理\t150

4.2.4 堆的管理\t157

4.3 本章小结\t159

第5章 进程的调度\t160

5.1 数据结构\t160

5.1.1 调度器类\t162

5.1.2 就绪队列\t164

5.1.3 调度实体\t166

5.2 进程优先级\t168

5.2.1 优先级内核表示\t168

5.2.2 优先级的计算\t171

5.2.3 计算负荷权重\t173

5.2.4 核心调度器\t175

5.3 CFS调度器\t176

5.3.1 CFS调度器对象\t176

5.3.2 CFS调度器的管理结构\t177

5.3.3 CFS调度器操作\t178

5.3.4 CFS队列操作\t182

5.3.5 周期性调度器\t186

5.3.6 进程加入就绪队列\t189

5.3.7 选择下一个进程\t192

5.3.8 唤醒进程\t195

5.3.9 新进程处理\t202

5.4 实时调度类\t204

5.4.1 实时进程的数据结构\t204

5.4.2 实时调度器操作\t205

5.5 本章小结\t207

第6章 内存管理\t208

6.1 内存管理的框架\t208

6.1.1 非一致内存访问(NUMA)\t208

6.1.2 内存管理区\t210

6.1.3 物理内存地址空间\t214

6.2 内存管理初始化\t216

6.2.1 建立数据结构\t216

6.2.2 启动过程内存管理的初始化\t222

6.2.3 页表的初始化\t230

6.2.4 内存管理结构的初始化\t233

6.3 伙伴算法\t242

6.3.1 伙伴算法初始化与释放\t243

6.3.2 内存分配API\t248

6.3.3 内核中不连续页的分配\t254

6.3.4 内核映射\t259

6.4 slab分配器\t264

6.4.1 slab分配器的原理\t264

6.4.2 slab分配器的实现\t265

6.4.3 通用对象\t282

6.5 slub分配器\t284

6.5.1 slub分配器的原理\t284

6.5.2 slub分配器的初始化\t287

6.5.3 slub内存的分配\t289

6.5.4 slub内存的释放\t295

6.6 本章小结\t297

第7章 进程间通信\t298

7.1 管道\t298

7.1.1 管道相关的数据结构\t298

7.1.2 管道的创建\t300

7.1.3 管道的撤销\t306

7.1.4 向管道写入数据\t307

7.1.5 从管道读取数据\t311

7.2 FIFO\t314

7.3 System V IPC\t317

7.3.1 IPC信号量\t317

7.3.2 消息队列\t321

7.3.3 共享内存\t323

7.4 信号\t324

7.4.1 信号发送\t327

7.4.2 信号传递与捕获\t338

7.5 本章小结\t346

第8章 系统调用\t347

8.1 系统调用简介\t347

8.2 系统调用的实现\t347

8.3 系统调用的参数传递\t363

8.4 异常表\t364

8.5 本章小结\t367

第9章 内核同步\t368

9.1 原子操作\t368

9.2 自旋锁\t370

9.3 读/写自旋锁\t372

9.4 信号量\t372

9.5 RCU机制\t374

9.6 屏障\t377

9.7 互斥量\t378

9.8 本章小结\t379

第10章 设备驱动程序\t380

10.1 I/O体系结构\t380

10.2 设备文件\t381

10.2.1 字符设备、块设备和其他设备\t381

10.2.2 主、从设备号的表示\t383

10.3 字符设备注册\t383

10.3.1 数据结构\t383

10.3.2 字符设备的注册过程\t385

10.4 与文件系统关联\t389

10.4.1 inode中的设备文件成员\t389

10.4.2 标准文件操作\t390

10.5 字符设备操作\t391

10.5.1 字符设备的表示\t391

10.5.2 打开设备文件\t392

10.6 块设备操作\t394

10.6.1 块设备的处理\t394

10.6.2 块设备的表示\t397

10.6.3 向系统添加硬盘和分区\t404

10.6.4 请求结构\t407

10.6.5 BIO\t409

10.6.6 提交请求\t411

10.6.7 I/O调度\t415

10.7 资源分配\t416

10.7.1 资源管理\t416

10.7.2 I/O内存\t418

10.8 总线系统\t419

10.8.1 通用驱动程序模型\t419

10.8.2 PCI总线\t432

10.8.3 USB总线\t438

10.9 本章小结\t446

第11章 中断\t447

11.1 中断处理与中断描述符\t447

11.2 中断的初始化\t450

11.3 中断请求队列的初始化\t460

11.4 中断的处理\t464

11.5 中断与异常的返回\t475

11.6 软中断\t477

11.7 tasklet\t483

11.8 工作队列\t487

11.9 本章小结\t492

第12章 时钟\t493

12.1 低分辨率定时器\t493

12.1.1 数据结构\t494

12.1.2 动态定时器\t495

12.2 通用时钟框架\t501

12.2.1 clocksource概述\t502

12.2.2 clocksource操作\t505

12.2.3 tickless机制\t507

12.3 高分辨率定时器\t520

12.3.1 高分辨率定时器管理结构\t521

12.3.2 高分辨率定时器的初始化\t525

12.3.3 高分辨率定时器操作\t529

12.3.4 高分辨率定时器的实现\t535

12.3.5 动态时钟\t541

12.4 时钟中断处理\t552

12.5 软件定时器\t560

12.5.1 软件定时器的初始化\t560

12.5.2 软件定时器的注册与处理\t562

12.6 本章小结\t563

第13章 文件系统\t564

13.1 虚拟文件系统管理\t564

13.2 通用文件模型\t565

13.2.1 VFS的超级块对象\t565

13.2.2 VFS的inode结构\t570

13.2.3 VFS的文件对象\t575

13.2.4 VFS的目录对象\t578

13.2.5 与进程相关的文件\t579

13.3 文件的类型\t581

13.3.1 磁盘文件\t581

13.3.2 网络文件\t581

13.3.3 特殊文件\t581

13.4 虚拟文件系统处理\t581

13.4.1 文件系统类型注册\t581

13.4.2 文件系统的挂载\t584

13.4.3 文件系统的卸载\t606

13.4.4 路径定位\t609

13.4.5 文件的打开与关闭\t630

13.4.6 文件的读/写\t648

13.5 proc文件系统\t669

13.5.1 数据结构\t669

13.5.2 proc文件系统的初始化\t672

13.5.3 安装proc文件系统\t673

13.5.4 proc数据项管理\t679

13.6 sysfs文件系统\t701

13.6.1 数据结构\t701

13.6.2 安装sysfs文件系统\t703

13.6.3 文件与目录的操作\t706

13.7 本章小结\t714

第14章 ext文件系统\t715

14.1 简介\t715

14.2 ext2文件系统的物理结构\t716

14.3 ext2文件系统的数据结构\t717

14.3.1 超级块\t717

14.3.2 组描述符\t720

14.3.3 索引节点表\t720

14.3.4 目录和文件\t723

14.3.5 ext2文件系统内存中的结构\t724

14.4 ext2文件系统操作\t726

14.5 ext2磁盘空间管理\t758

14.5.1 创建索引节点inode\t759

14.5.2 删除索引节点inode\t766

14.5.3 释放数据块\t770

14.6 ext3文件系统\t772

14.7 本章小结\t774

第15章 内核模块\t775

15.1 模块的实现\t775

15.1.1 模块的表示\t776

15.1.2 模块的依赖关系