深度探索Linux操作系统

前　　言第1章　准备基本环境1.1　安装VirtualBox1.2　创建虚拟计算机1.3　安装Linux系统1.4　使用root用户1.5　启用自动登录1.6　挂载实验分区1.7　安装ssh服务器1.8　更改网络模式1.9　安装增强模式1.10　使用Xephyr第2章　工具链2.1　编译过程2.1.1　预编译2.1.2　编译2.1.3　汇编2.1.4　链接2.2　构建工具链2.2.1　GNU工具链组成2.2.2　构建工具链的过程2.2.3　准备工作2.2.4　构建二进制工具2.2.5　编译freestanding的交叉编译器2.2.6　安装内核头文件2.2.7　编译目标系统的C库2.2.8　构建完整的交叉编译器2.2.9　定义工具链相关的环境变量2.2.10　封装“交叉”pkg-config2.2.11　关于使用libtool链接库的讨论2.2.12　启动代码第3章　构建内核3.1　内核映像的组成3.1.1　一级推进系统——setup.bin3.1.2　二级推进系统——内核非压缩部分3.1.3　有效载荷——vmlinux3.1.4　映像的格式3.2　内核映像的构建过程3.2.1　kbuild简介3.2.2　构建过程概述3.2.3　vmlinux的构建过程3.2.4　vmlinux.bin的构建过程3.2.5　setup.bin的构建过程3.2.6　bzImage的组合过程3.2.7　内核映像构建过程总结3.3　配置内核3.3.1　交叉编译内核设置3.3.2　基本内核配置3.3.3　配置处理器3.3.4　配置内核支持模块3.3.5　配置硬盘控制器驱动3.3.6　配置文件系统3.3.7　配置内核支持ELF文件格式3.4　构建基本根文件系统3.4.1　根文件系统的基本目录结构3.4.2　安装C库3.4.3　安装shell3.4.4　安装根文件系统到目标系统第4章　构建initramfs4.1　为什么需要initramfs4.2　initramfs原理探讨4.2.1　挂载rootfs4.2.2　解压initramfs到rootfs4.2.3　挂载并切换到真正的根目录4.3　配置内核支持initramfs4.4　构建基本的initramfs4.5　将硬盘驱动编译为模块4.5.1　配置devtmpfs4.5.2　将硬盘控制器驱动配置为模块4.6　自动加载硬盘控制器驱动4.6.1　内核向用户空间发送事件4.6.2　udev加载驱动和建立设备节点4.6.3　处理冷插拔设备4.6.4　编译安装udev4.6.5　配置内核支持NETLINK4.6.6　配置内核支持inotify4.6.7　安装modules.alias.bin文件4.6.8　启动udevd和模拟热插拔4.7　挂载并切换到根文件系统4.7.1　挂载根文件系统4.7.2　切换到根文件系统第5章　从内核空间到用户空间5.1　Linux操作系统加载5.1.1　GRUB映像构成5.1.2　安装GRUB5.1.3　GRUB启动过程5.1.4　加载内核和initramfs5.2　解压内核5.2.1　移动内核映像5.2.2　解压5.2.3　重定位5.3　内核初始化5.3.1　初始化虚拟内存5.3.2　初始化进程5.3.3　创建进程5.4　进程加载5.4.1　加载可执行程序5.4.2　进程的投入运行5.4.3　按需载入指令和数据5.4.4　加载动态链接器5.4.5　加载动态库5.4.6　重定位动态库5.4.7　重定位可执行程序5.4.8　重定位动态链接器5.4.9　段RELRO第6章　构建根文件系统6.1　初始根文件系统6.2　以读写模式重新挂载文件系统6.3　配置内核支持网络6.3.1　配置内核支持TCP/IP协议6.3.2　配置内核支持网卡6.4　启动udev6.5　安装网络配置工具并配置网络6.6　安装并配置ssh服务6.7　安装procps6.8　安装X窗口系统6.8.1　安装M4宏定义6.8.2　安装X协议和扩展6.8.3　安装X相关库和工具6.8.4　安装X服务器6.8.5　安装GPU的2D驱动6.8.6　安装X的输入设备驱动6.8.7　运行X服务器6.8.8　一个简单的X程序6.8.9　配置内核支持DRM6.9　安装图形库6.9.1　安装GLib和libffi6.9.2　安装ATK6.9.3　安装libpng6.9.4　安装GdkPixbuf6.9.5　安装Fontconfig6.9.6　安装Cairo6.9.7　安装Pango6.9.8　安装libXi6.9.9　安装GTK6.9.10　安装GTK图形库的善后工作6.9.11　一个简单的GTK程序6.10　安装字体第7章　构建桌面环境7.1　窗口管理器7.1.1　基本原理7.1.2　创建编译脚本7.1.3　主要数据结构7.1.4　初始化7.1.5　为窗口“落户”7.1.6　构建窗口装饰7.1.7　绘制装饰窗口7.1.8　配置窗口7.1.9　移动窗口7.1.10　改变窗口大小7.1.11　切换窗口7.1.12　最大化/最小化/关闭窗口7.1.13　管理已存在的窗口7.2　任务条和桌面7.2.1　标识任务条的身份7.2.2　更新任务条上的任务项7.2.3　激活任务7.2.4　高亮显示当前活动任务7.2.5　显示桌面7.2.6　桌面第8章　Linux图形原理探讨8.1　渲染和显示8.1.1　渲染8.1.2　显示8.2　显存8.2.1　动态显存技术8.2.2　Buffer Object8.3　2D渲染8.3.1　创建前缓冲8.3.2　GPU渲染8.3.3　CPU渲染8.4　3D渲染8.4.1　创建帧缓冲8.4.2　渲染Pipleline8.4.3　交换前缓冲和后缓冲8.5　Wayland

　　深度阐释Linux操作系统原理的里程碑之作，由拥有超过10年研发经验的资深Linux专家撰写　　以从零开始构建一个完整的Linux操作系统的过程为依托，宏观上全面厘清了构成Linux操作系统的各个组件以及它们之间的关系，微观上深入探讨了核心组件的基本原理以及相互间的协作关系，指引读者在富有趣味的实践中参透操作系统的本质　　本书是探索Linux操作系统原理的里程碑之作，在众多的同类书中独树一帜。它颠覆和摒弃了传统的从阅读Linux内核源代码着手学习Linux操作系统原理的方式，而是基于实践，以从零开始构建一个完整的Linux操作系统的过程为依托，指引读者在实践中去探索操作系统的本质。这种方式的妙处在于，让读者先从宏观上全面认清一个完整的操作系统中都包含哪些组件，各个组件的作用，以及各个组件间的关系，从微观上深入理解系统各个组件的原理，帮助读者达到事半功倍的学习效果，这是作者潜心研究Linux操作系统10几年的心得和经验，能避免后来者在学习中再走弯路。此外，本书还对编译链接技术（尤其是动态加载和链接技术）和图形系统进行了原理性的探讨，这部分内容非常珍贵。　　全书一共8章：第1章介绍了如何准备工作环境。在第2章中构建了编译工具链，这是后面构建操作系统各个组件的基础。在这一章中，不仅详细讲解了工具链的构建过程，而且还通过对编译链接过程的探讨，深入讨论了工具链的组成及各个组件的作用，理解工具链的工作原理对理解操作系统至关重要。第3~4章，从零开始构建了一个具备用户字符界面的最小操作系统，详细讲解了构建的过程以及涉及的技术细节。第5章从理论的角度探讨了这一过程，从内核的加载、解压一直讨论到用户进程的加载，包括用户空间的动态链接器为加载程序所作的努力。第6~7章首先构建了操作系统的基础图形系统，然后在此基础上构建了桌面环境。第8章深入探讨了计算机图形的基础原理，包含2D和3D程序的渲染、软件渲染、硬件渲染等内容，同时也从操作系统的角度审视了Pipeline。【作者简介】　　王柏生　　　资深Linux技术专家，精通Linux操作系统，对Linux操作系统进行了超过10年的研究。10多年来，先后参与并带领团队开发Linux发行版、移动操作系统和车载操作系统。不仅深刻领悟了Linux操作系统的原理和本质，而且对学习Linux操作系统原理的方式和方法也有独到的认识和见解。