Linux内核修炼之道

第1章 初识Linux

1.1 Linux史记

1.1.1 Linux诞生记

1.1.2 泰坦尼克的狂潮

1.1.3 提前发生的革命

1.1.4 和平、爱情和Linux

1.1.5 Ubuntu4.1 0

1.1.6 Richard Stallman的征婚启事

1.1.7 一封公开信

1.1.8 首款Android手机

1.1.9 Linux信用卡

1.2 内核的版本

1.3 获取内核源码

1.4 Linux发行版

1.4.1 软件包管理器

1.4.2 流行的发行版

1.4.3 选择Linux发行版

第2章 配置与编译内核

2.1 配置内核

2.1.1 几种配置方式

2.1.2.config文件

2.1.3 配置选项详解

2.2 编译内核

2.2.1 准备工作

2.2.2 如何为内核打补丁

2.2.3 编译步骤

2.2.4 文档的编译

2.2.5 编译小技巧

2.3 自由软件的编译与安装

2.3.1 发布时的组织结构

2.3.2 配置

2.3.3 编译

2.3.4 安装

第3章 浏览内核源代码

3.1 内核学习的技术基础

3.2 内核体系结构

3.3 内核源码目录结构

3.4 浏览代码的工具

3.4.1 Source Insight

3.4.2 Vim+Cscope

3.4.3 LXR

3.5 内核代码的特点

3.5.1 GCC扩展

3.5.2 内嵌汇编

3.6 内核中的链表

3.7 Kconfig和Makefile

3.7.1 Kconfig结构

3.7.2 利用Kconfig和Makefile寻找目标代码

3.8 代码分析示例

3.8.1 分析README

3.8.2 分析Kconfig和Makefile

3.8.3 寻找初始化函数

第4章 系统初始化

4.1 引导过程

4.2 内核初始化

4.2.1 start_kernel函数

4.2.2 reset_init函数

4.2.3 kernel_init函数

4.2.4 init_post函数

4.3 init进程

4.4 内核选项解析

4.4.1 内核选项

4.4.2 注册内核选项

4.4.3 两次解析

4.5 子系统的初始化

4.5.1 do_initcalls()函数

4.5.2.initcall.init节

4.5.3 分析示例

第5章 系统调用

5.1 系统调用概述

5.1.1 系统调用、POSIX、C库、系统命令和内核函数

5.1.2 系统调用表

5.1.3 系统调用号

5.1.4 系统调用服务例程

5.1.5 如何使用系统调用

5.1.6 为什么需要系统调用

5.2 系统调用执行过程

5.3 系统调用示例

5.3.1 sys_dup

5.3.2 sys_reboot

5.4 系统调用的实现

5.4.1 如何实现一个新的系统调用

5.4.2 什么时候需要添加新的系统调用

第6章 中断与中断处理

6.1 概述

6.1.1 中断分类

6.1.2 PIC vs APIC

6.1.3 中断号vs中断向量

6.1.4 中断描述符表

6.1.5 门

6.1.6 中断服务程序

6.2 重要数据结构

6.2.1 中断描述符irq_desc

6.2.2 中断控制器描述符ir_chip

6.2.3 中断服务程序描述符irqaction

6.3 中断子系统初始化

6.3.1 中断描述符表的初始化

6.3.2 中断请求队列的初始化

6.4 中断或异常处理

6.4.1 中断控制器的工作

6.4.2 CPU的工作

6.4.3 内核对中断的处理

6.4.4 内核对异常的处理

6.5 中断API

6.5.1 注册和释放

6.5.2 激活和禁止

6.5.3 其他API函数

6.6 通用IRQ层

6.6.1 GenIRQ的起源及发展

6.6.2 GenlRQ的抽象层次

6.7 多处理器系统中的中断处理

6.7.1 处理器间中断

6.7.2 中断亲和力

6.7.3 中断负载均衡

6.8 中断的下半部

6.8.1 下半部的实现机制

6.8.2 下半部机制的选择

第7章 进程管理

7.1 概述

7.1.1 进程vs程序

7.1.2 进程vs线程

7.1.3 进程描述符

7.1.4 进程状态

7.1.5 进程标识符

7.1.6 进程间关系

7.1.7 进程0与进程1

7.1.8 进程的内核栈

7.1.9 获取当前进程

’7.2 进程创建

7.2.1 fork()、vfork()与clone()

7.2.2 do_fork()

7.2.3 copy-process()

7.2.4 内核线程

7.3 进程退出

7.3.1 do-exit()

7.3.2 僵死进程

7.3.3 孤儿进程

7.4 后台进程

第8章 调度

8.1 概述

8.1.1 调度策略

8.1.2 进程调度的目标

8.1.3 进程的nice值

8.1.4 优先级

8.1.5 时间片

8.2 进程调度器的发展历史

8.2.1 Linux2.4.的调度器

8.2.2 O(1)调度器

8.2.3 SD调度器

8.2.4 RSDL调度器

8.2.5 CFS调度器

8.3 O(1)调度器

8.3.1 运行队列

8.3.2 优先级数组

8.3.3 计算时间片

8.3.4 平均休眠时间

8.3.5 判断交互性

8.3.6 计算优先级

8.3.7 休眠和唤醒

8.3.8 schedule()

8.3.9 负载均衡

8.3.1 O软实时调度

8.4.CF’S调度器

8.4.1 完全公平与进程的权重

8.4.2 模块化

8.4.3 调度实体

8.4.4 CFS运行队列

8.4.5 虚拟运行时间

8.4.6 CFS调度类

8.4.7 schedule

8.4.8 组调度

8.5 进程抢占与切换

8.5.1 用户抢占

8.5.2 内核抢占

8.5.3 进程切换

第9章 内存管理

9.1 内存概述

9.1.1 地址空间

9.1.2 分页

9.2 内核的内存分配

9.2.1 内存结构

9.2.2 BUDDY页面管理

9.2.3 SLAB内存管理

9.2.4. SLUB／SLOB内存管理

9.2.5 vmalloc内存分配

9.2.6 高端内存映射

9.3 进程地址空间

9.3.1 内存描述符

9.3.2 内存映射

9.3.3 多级页表结构

9.3.4 缺页错误处理

9.4 页面缓存

9.4.1 页面缓存管理

9.4.2 Swap内存交换

9.4.3 kswapd和pdflush

9.5 内存工具汇总

9.5.1 用proc接口查看内存信息

9.5.2 系统命令工具

第10章 文件系统

10.1 概述

10.1.1 文件

10.1.2 文件系统

10.1.3 虚拟文件系统

10.2 VFS的数据结构

10.2.1 超级块

10.2.2 索引节点

10.2.3 目录项

10.2.4 文件

10.2.5 与文件系统相关的数据结构

10.2.6 与进程相关的数据结构

10.2.7 路径查找辅助结构

10.3 VFS的缓存机制

10.3.1 索引节点缓存

10.3.2 目录项缓存

10.3.3 缓冲区缓存

10.4 文件系统的注册与安装

10.4.1 文件系统的注册

10.4.2 文件系统的安装

10.4.3 inotify的注册和安装

10.5 inotify机制

10.5.1 inotify数据结构

10.5.2 inotify矽钩子函数

10.5.3 inotify用户接口

10.5.4 应用示例

10.5.5 inotify玲工具

第11章 设备驱动

11.1 概述

11.2 模块机制与“Hello”World!

11.3 设备模型

11.3.1 设备模型的经济基础

11.3.2 设备模型的上层建筑

11.3.3 类(Class)与类设备(class_device)

11.4 sysfs文件系统

11.4.1 sysfs与/sys

11.4.2 sysfs目录项sysfs_dirent

11.4.3 sysfs目录和属性

11.5 spec、datasheet与内核源代码

11.6 USB子系统与IJSB驱动

11.6.1 USBB简史

11.6.2 USB协议基础

11.6.3 USB子系统与sysfs

11.6.4 内核中的USB

11.6.5 USB设备某础

11.6.6 USBurb

11.6.7 OTG简介

11.6.8 USB驱动程序

第12章 内核开发基础

12.1 相关资源

12.1.1 内核文档

12.1.2 经典书籍

12.1 _3内核社区

12.1.4 其他网络资源

12.2 编码风格

12.3 内核API

12.4 内核中的Makefile

12.5 如何添加自己的驱动程序

12.6 如何提交补丁

12.7 学会使用Git

第13章 调试

13.1 内核调试配置选项

13.2 二分法与printk()

13.2.1 二分查找法的基本原理

13.2.2 printk()

13.3 获取内核信息

13.3.1 syslog和dmesg

13.3.2 /proc

13.3.3 /sys

13.3.4 ioctl

13.4 oops

13.5 调试工具

13.5.1 gdb

13.5.2 kgdb

13.5.3 kdb

13.5.4 kprobes

13.5.5 systemtap

13.5.6 kdump

13.5.7 硬件工具

13.6 “神奇”的SysRq

13.7 使用模拟器与虚拟机

《Linux内核修炼之道》重点介绍Linux内核工作原理以及学习方法。将Linux内核的修炼之道总结为四个层次：“全面了解抓基本，兴趣导向深钻研，融入社区做贡献，坚持坚持再坚持”。第一层次目的是对Linux以及内核有个全面的认识和了解，掌握Linux内核源代码的分析方法。第二个层次讨论了内核中系统初始化、系统调用、中断处理、进程管理及调度、内存管理、文件系统以及设备驱动等主要部分，目的是希望读者以兴趣为导向，寻找一个子系统或模块，对其代码深入钻研和分析。第三个层次介绍了内核开发与调试的一些基本信息，目的是希望读者能够融入到内核的开发社区，做出自己的贡献。第四个层次浓缩为两个字——坚持。
　　《Linux内核修炼之道》语言通俗易懂，内容覆盖了内核的学习方法到内核设计与实现等各方面内容，能够带领读者快速走入Linux内核的世界，适合对Linux内核学习茫然的初学者，也适合各类希望深入理解Linux内核的读者。

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