Linux內核編程預售商品

第1 章 概述　　 1
1.1  UNIX 的歷史　　 2
1.2  標準和通用接口　　 3
1.3  自由軟件和開放源碼 　　3
1.4  Linux 發(fā)布版概覽　　 3
1.41  Debian　　 4
1.42  Red Hat/Fedora 4
1.43  Mandriva　　 4
1.44  SUSE 　　 4
1.45  Gentoo 　　 4
1.46  Yellow Dog 　　5
1.47  其他發(fā)布版　　 5
1.5  內核版本信息　　 5
1.6  基于Power 的Linux 　　5
1.7  什么是操作系統(tǒng)　　 6
1.8  內核組織　　 7
1.9  Linux 內核概述　　 7
1.9.1  用戶接口　　 7
1.9.2  用戶標識符 　　8
1.9.3  文件和文件系統(tǒng) 　　8
1.9.4  進程　　 12
1.9.5  系統(tǒng)調用　　 15
1.9.6  Linux 調度程序　　 15
1.9.7  Linux 設備驅動程序 　　15
1.10  可移植性和體系結構的相關性　　 16
1.11  小結　　 16
1.12  習題　　 16
第2 章  內核探索工具集 　　18
2.1  內核中常見的數據類型 　　18
2.1.1  鏈表　　 18
2.1.2  查找　　 21
2.1.3  樹　　 22
2.2  匯編　　 24
2.2.1  PowerPC 　　 24
2.2.2  x86 　　 27
2.3  匯編語言示例　　 29
2.3.1  x86 中的匯編示例 　　30
2.3.2  PowerPC 中的匯編示例 　　31
2.4  內聯匯編　　 33
2.4.1  輸出操作數 　　34
2.4.2  輸入操作數 　　34
2.4.3  已修改過的寄存器（已修改的元素列表） 34
2.4.4  參數的編號方式　　 34
2.4.5  約束條件　　 34
2.4.6  asm 　　 35
2.4.7  __volatile__ 　　35
2.5  特殊的C 語言用法 　　38
2.5.1  asmlinkage　　 38
2.5.2  UL　　 39
2.5.3  內聯　　 39
2.5.4  const 和volatile　　 39
2.6  內核探索工具一覽　　 40
2.6.1  objdump/readelf　　 40
2.6.2  hexdump 　　 41
2.6.3  nm　　 41
2.6.4  objcopy 　　 42
2.6.5  ar　　 42
2.7  內核發(fā)言：傾聽來自內核的消息 　　42
2.7.1  printk()　　 42
2.7.2  dmesg　　 42
2.7.3  /var/log/messages　　 42
2.8  其他奧秘　　 43
2.8.1  __init　　 43
2.8.2  likely()和unlikely()　　 43
2.8.3  IS_ERR 和PTR_ERR 　　44
2.8.4  通告程序鏈 　　44
2.9  小結　　 45
2.9.1  項目：Hellomod  　　45
2.9.2  第一步：構造Linux 模塊的框架　　 45
2.9.3  第二步：編譯模塊　　 46
2.9.4  第三步：運行代碼 　　47
2.10  習題　　 48
第3 章  進程：程序執(zhí)行的基本模型　　 49
3.1  程序　　 51
3.2  進程描述符　　 52
3.2.1  與進程屬性相關的字段 　　54
3.2.2  與調度相關的字段 　　55
3.2.3  涉及進程間相互關?的字段 　　58
3.2.4  與進程信任狀相關的字段 　　59
3.2.5  與進程權能相關的字段　　 60
3.2.6  與進程限制相關的字段 　　61
3.2.7  與文件系統(tǒng)及地址空間相關的字段　　 63
3.3  進程的創(chuàng)建：系統(tǒng)調用fork()、vfork 和clone() 　　64
3.3.1  fork()函數 　　65
3.3.2  vfork()函數 　　66
3.3.3  clone()函數　　 67
3.3.4  do_fork()函數 　　68
3.4  進程的生命周期　　 70
3.4.1  進程的狀態(tài) 　　70
3.4.2  進程狀態(tài)的轉換 　　71
3.5  進程的終止　　 74
3.5.1  sys_exit() 函數 　　75
3.5.2  do_exit()函數 　　75
3.5.3  通知父進程和sys_wait4() 　　77
3.6  了解進程的動態(tài)：調度程序的基本構架　　 80
3.6.1  基本結構　　 80
3.6.2  從等待中醒來或者激活 　　81
3.7  等待隊列　　 86
3.7.1  添加到等待隊列 　　88
3.7.2  等待事件　　 89
3.7.3  喚醒進程　　 91
3.8  異步執(zhí)行流程　　 93
3.8.1  異?！　?93
3.8.2  中斷　　 95
3.9  小結　　 114
3.9.1  項目：系統(tǒng)變量current　　 114
3.9.2  項目源碼　　 115
3.9.3  運行代碼　　 116
3.10  習題　　 116
第4 章  內存管理　　 117
4.1  頁　　 119
4.2  內存管理區(qū)　　 121
4.2.1  內存管理區(qū)描述符 　　122
4.2.2  內存管理區(qū)操作輔助函數 　　124
4.3  頁面　　 124
4.3.1  請求頁面的函數 　　124
4.3.2  釋放頁面的函數 　　126
4.3.3  伙伴系統(tǒng) 　　126
4.4  Slab 分配器　　 130
4.4.1  緩存描述符　　 133
4.4.2  通用緩存描述符 　　135
4.4.3  Slab 描述符 　　136
4.5  Slab 分配器的生命周期　　 138
4.5.1  與Slab 分配器有關的全局變量　　 138
4.5.2  創(chuàng)建緩存　　 139
4.5.3  創(chuàng)建slab 與cache_grow() 　　144
4.5.4  Slab 的銷毀：退還內存與kmem_cache_destroy() 　　146
4.6  內存請求路徑　　 147
4.6.1  kmalloc() 　　147
4.6.2  kmem_cache_alloc() 　　148
4.7  Linux 進程的內存結構 　　149
4.7.1  mm_struct 　　150
4.7.2  vm_area_struct 　　152
4.8  進程映像的分布及線性地址空間 　　153
4.9  頁表　　 155
4.10  缺頁　　 156
4.10.1  x86 缺頁異?！　?156
4.10.2  缺頁處理程序 　　157
4.10.3  PowerPC 缺頁異常 　　164
4.11  小結　　 164
4.12  項目：進程內存映射 　　165
4.13  習題　　 166
第5 章  輸入/輸出　　 167
5.1  總線、橋、端口和接口的硬件實現 　　167
5.2  設備　　 171
5.2.1  塊設備概述 　　172
5.2.2  請求隊列和I/O 調度　　 173
5.2.3  示例：“通用”塊設備驅動程序　　 180
5.2.4  設備操作　　 182
5.2.5  字符設備　　 183
5.2.6  網絡設備　　 184
5.2.7  時鐘設備 　　184
5.2.8  終端設備 　　184
5.2.9  直接存儲器存取 　　184
5.3  小結　　 185
5.4  項目：創(chuàng)建并口驅動程序 　　185
5.4.1  并口的硬件 　　185
5.4.2  運行在并口上的軟件 　　187
5.5  習題　　 192
第6 章  文件系統(tǒng)　　 194
6.1  文件系統(tǒng)的基本概念 　　194
6.1.1  文件和文件名 　　194
6.1.2  文件類型 　　195
6.1.3  文件的附加屬性　　 195
6.1.4  目錄和路徑名 　　196
6.1.5  文件操作　　 197
6.1.6  文?描述符 　　197
6.1.7  磁盤塊、磁盤分區(qū)以及實現 　　197
6.1.8  性能　　 198
6.2  Linux 虛擬文件系統(tǒng) 　　198
6.2.1  VFS 的數據結構　　 200
6.2.2  全局鏈表和局部鏈表的引用　　 211
6.3  與VFS 相關的結構 　　212
6.3.1  fs_struct 結構 　　212
6.3.2  files_struct 結構 　　213
6.4  頁緩存　　 216
6.4.1  address_space 結構　　 217
6.4.2  buffer_head 結構 　　219
6.5  VFS 的系統(tǒng)調用和文件系統(tǒng)層　　 221
6.5.1  open()　　 221
6.5.2  close() 　　 227
6.5.3  read()　　 229
6.5.4  write()  　　244
6.6  小結　　 246
6.7  習題　　 246
第7 章  進程調度和內核同步　　 247
7.1  Linux 的調度程序　　 248
7.1.1  選擇下一個進程　　 248
7.1.2  上下文切換 　　253
7.1.3  讓出CPU  　　261
7.2  內核搶占　　 269
7.2.1  顯式內核搶占　　 269
7.2.2  隱式用戶搶占　　 270
7.2.3  隱式內核搶占 　　270
7.3  自旋鎖和信號量 　　272
7.4  系統(tǒng)時鐘：關于時間和定時器　　 274
7.4.1  實時時鐘：現在幾點了　　 274
7.4.2  讀取PPC 的實時時鐘 　　276
7.4.3  讀取x86 的實時時鐘　　 278
7.5  小結　　 280
7.6  習題　　 280
第8 章  內核引導　　 281
8.1  BIOS 和Open Firmware  282
8.2  引導加載程序　　 282
8.2.1  GRUB　　 283
8.2.2  LILO　　 286
8.2.3  PowerPC 和Yaboot 　　286
8.3  與體系結構相關的內存初始化 　　287
8.3.1  PowerPC 的硬件內存管理 　　287
8.3.2  基于Intel x86 體系結構的硬件內存管理 　　296
8.3.3  PowerPC 和x86 的代碼匯集 　　305
8.4  原始的RAM 盤 　　305
8.5  開始：start_kernel() 　　306
8.5.1  調用lock_kernel() 　　307
8.5.2  調用page_address_init()　　 309
8.5.3  調用printk(linux_banner) 　　311
8.5.4  調用setup_arch　　 311
8.5.5  調用setup_per_cpu_areas() 　　315
8.5.6  調用smp_prepare_boot_cpu() 　　 316
8.5.7  調用sched_init() 　　 317
8.5.8  調用build_all_zonelists() 　　319
8.5.9  調用page_alloc_init 　　319
8.5.10  調用parse_args()　　  320
8.5.11  調用trap_init() 　　322
8.5.12  調用rcu_init() 　　323
8.5.13  調用init_IRQ() 　　323
8.5.14  ?用softirq_init() 　　324
8.5.15  調用time_init() 　　325
8.5.16  調用console_init() 　　326
8.5.17  調用profile_init()　　 326
8.5.18  調用local_irq_enable()　　 327
8.5.19  配置initrd　　 327
8.5.20  調用mem_init() 　　327
8.5.21  調用late_time_init()  　　333
8.5.22  調用calibrate_delay() 　　333
8.5.23  調用pgtable_cache_init() 　　334
8.5.24  調用buffer_init() 　　335
8.5.25  調用security_scaffolding_startup() 　　336
8.5.26  調用vfs_caches_init() 　　336
8.5.27  調用radix_tree_init() 　　343
8.5.28  調用signal_init() 　　344
8.5.29  調用page_writeback_init() 　　344
8.5.30 調用proc_root_init()  　　346
8.5.31  調用init_idle() 　　347
8.5.32  調用rest_init() 　　348
8.6   init 線程（或進程1）  　349
8.7  小結　　 353
8.8  習題　　 353
第9 章  構建Linux 內核 　　354
9.1  工具鏈　　 354
9.1.1  編譯程序 　　355
9.1.2  交叉編譯 　　355
9.1.3  鏈接程序　　 356
9.1.4  ELF 二進制目標文件　　 356
9.2  內核源代碼的構建 　　360
9.2.1  解釋源代碼 　　360
9.2.2  構建內核映像　　 364
9.3  小結　　 369
9.4  習題　　 369
第10 章  向內核添加代碼 　　371
10.1  瀏覽源代碼　　 371
10.11  熟悉文件系統(tǒng)　　 371
10.12  filp 和fops 　　372
10.13  用戶空間和內核空間　　 374
10.14  等待隊列　　 375
10.15  工作隊列及中斷 　　378
10.16  系統(tǒng)調用 　　380
10.17  其他類型的驅動程序　　 380
10.18  設備模型和sysfs 文件系統(tǒng)　　 383
10.2  編寫代碼　　 386
10.2.1  設備基礎 　　386
10.2.2  符號輸出　　 388
10.2.3  IOCTL  　　388
10.2.4  輪詢與中斷 　　391
10.2.5  工作隊列和tasklet 　　395
10.2.6  增加系統(tǒng)調用的代碼 　　396
10.3  構建和調試　　 398
10.4  小結　　 399
10.5  習題　　 400