Linux 2.6内核标准教程

第1章Linux内核学习基础

1.1为什么研究Linux内核

1.1.1Linux的历史来源

1.1.2Linux的发展现状

1.1.3Linux的前景展望

1.2选择什么版本进行研究

1.3内核基本结构

1.3.1内核在操作系统中的地位

1.3.2Linux2.6内核源代码目录树简介

1.3.3Linux2.6内核的新特性

1.4如何阅读本书

1.4.1内核探索工具

1.4.2推荐阅读方法

第2章引导过程分析

2.1内核镜像的构建过程

2.1.1编译内核的步骤及分析

2.1.2内核镜像构建过程分析

2.2系统引导过程分析

2.2.1傀儡引导扇区

2.2.2探测系统资源

2.2.3解压内核镜像

2.2.4进入保护模式

2.2.5系统最终初始化

2.3系统引导过程总结

第3章内存管理

3.1基础知识

3.1.1存储器地址

3.1.2分段机制

3.1.3分页机制

3.2内核页表的初始化过程

3.2.1启用分页机制

3.2.2构建内核页表

3.3物理内存的描述方法

3.3.1内存节点

3.3.2内存区域1

3.3.3物理页框

3.4物理内存的初始化过程

3.4.1探测系统物理内存

3.4.2初始化内存分配器

3.5物理内存的分配与回收

3.5.1伙伴分配算法

3.5.2对象缓冲技术

3.6内核地址空间

3.6.1常规映射地址空间

3.6.2固定映射地址空间

3.6.3长久内核映射空间

3.6.4临时内核映射空间

3.6.5非连续映射地址空间

第4章进程管理

4.1进程与线程的概念

4.1.1程序与进程

4.1.2进程与线程

4.2进程描述符

4.2.1进程标识符

4.2.2进程的状态

4.2.3进程上下文

4.2.4当前进程

4.3进程的组织形式

4.3.1进程标识符构成的哈希表

4.3.2所有进程构成的双向链表

4.3.3执行态进程组成的运行队列

4.3.4阻塞态进程组成的等待队列

4.4进程的创建过程

4.4.1进程创建的接口函数

4.4.2进程创建的处理过程

4.5进程调度算法

4.5.1进程的分类

4.5.2进程优先级

4.5.3时间片分配

4.5.4进程调度时机

4.6进程切换过程分析

4.6.1选取合适进程

4.6.2完成上下文切换

4.7空闲进程的初始化

4.7.1空闲进程的内核态栈

4.7.2空闲进程的内存描述符

4.7.3空闲进程的硬件上下文

4.7.4空闲进程的任务状态段

第5章中断和异常

5.1基础知识

5.1.1中断和异常的定义

5.1.2中断和异常的分类

5.1.3中断和异常的对比

5.2处理机制

5.2.1IA32架构下的处理机制

5.2.2Linux内核的实现策略

5.3中断描述符表的初始化

5.3.1中断描述符表的初步初始化

5.3.2中断描述符表的最终初始化

5.4具体处理过程

5.4.1公用的硬件处理阶段

5.4.2中断的软件处理阶段

5.4.3异常的软件处理阶段

5.5延迟处理机制

5.5.1softirq延迟处理

5.5.2tasklet延迟处理

5.5.3workqueue延迟处理

第6章时间度量

6.1硬件支持

6.1.1实时钟RTC

6.1.2系统时钟

6.2软件架构

6.2.1相对时间

6.2.2墙上时间

6.2.3内核定时器

6.3时间度量的初始化过程

6.3.1内核定时器初始化

6.3.2系统时钟的初始化

6.3.3初始化时钟中断源

6.4时钟中断处理过程

6.4.1找回遗失的时钟中断

6.4.2更新jiffies_64、xtime

6.4.3对当前进程记账

6.4.4时钟中断处理小结

6.5内核定时器工作原理

6.5.1初始化内核定时器节点

6.5.2激活内核定时器节点

6.5.3内核定时器的处理过程

6.6微秒级延迟0

6.6.1微妙级延迟的访问接口

6.6.2微妙级延迟的实现方法

第7章系统调用

7.1系统服务接口的种类

7.1.1系统调用接口

7.1.2应用编程接口

7.2系统调用的访问手段

7.2.1使用封装函数

7.2.2使用通用接口

7.2.3使用内嵌汇编

7.3系统调用的工作机制

7.3.1系统调用的基本要素

7.3.2系统调用门的初始化

7.3.3系统调用的处理过程

7.4系统调用的参数传递

7.4.1少量参数的情况

7.4.2大量参数的情况

7.5如何添加新系统调用

7.5.1前期准备工作

7.5.2添加处理函数

7.5.3测试新系统调用

7.6什么是快速系统调用

7.6.1工作机制

7.6.2实现策略

7.6.3处理过程

第8章内核同步机制

8.1同步基本原理

8.1.1原子变量

8.1.2中断禁用

8.1.3内核态抢占

8.2系统引导过程分析

8.2.1普通自旋锁

8.2.2读写自旋锁

8.2.3顺序自旋锁

8.3信号量机制

8.3.1普通信号量

8.3.2读写信号量

8.4其他同步机制

8.4.1每处理器变量

8.4.2RCU同步机制

附录ALinux内核双向链表

A.1内核链表表头

A.2内核链表遍历

A.3内核链表遍历

附录B跟踪调试内核

B.1安装辅助工具

B.2准备内核镜像

B.3准备根文件系统

B.4进行源码级调试

附录CLinux内核汇编语法

C.1常规汇编语法

C.1.1寄存器前缀

C.1.2立即数前缀

C.1.3操作数顺序

C.1.4操作数宽度9

C.1.5内存寻址格式

C.2内嵌汇编语法

C.2.1内嵌汇编举例

C.2.2内嵌汇编格式格式框架

C.2.3内嵌汇编格式语句模板

C.2.4内嵌汇编格式输出列表

C.2.5内嵌汇编格式输入列表

C.2.6内嵌汇编格式修饰字符

C.2.7内嵌汇编格式破坏描述

附录D参考文献6

D.1关于IA32体系结构的资源

D.2关于Linux内核的相关资源

D.3关于计算机基本原理的资源

D.4其他相关资源

　　本书深入、系统地讲解了Linux内核的工作原理，对Linux内核的核心组件逐一进行深入讲解。全书共8章，首先讲解Linux系统的引导过程；然后对Linux内核的3大核心模块内存管理、进程管理、中断和异常处理进行了深入的分析；在此基础上，对时间度量、系统调用进行了分析和讨论；最后讲解了Linux内核中常见的同步机制，使读者掌握每处理器变量和RCU这两种新的同步机制。本书适合Linux内核爱好者、Linux驱动开发人员、Linux系统工程师参考使用。　　Linux内核是Linux操作系统中最核心的部分，用于实现对硬件部件的编程控制和接口操作。本书深入、系统地讲解了Linux内核的工作原理，对Linux内核的核心组件逐一进行深入讲解。　　全书共8章，首先讲解Linux系统的引导过程；然后对Linux内核的3大核心模块内存管理、进程管理、中断和异常处理进行了深入的分析；在此基础上，对时间度量、系统调用进行了分析和讨论；最后讲解了Linux内核中常见的同步机制，使读者掌握每处理器变量和RCU这两种新的同步机制。　　本书适合Linux内核爱好者、Linux驱动开发人员、Linux系统工程师参考使用，也可以作为计算机及相关专业学生深入学习操作系统的参考书。