返璞歸真：UNIX技術(shù)內(nèi)幕

第1章　概論 1
1.1　歷史背景 1
1.2　UNIX誕生的經(jīng)過 1
1.3　UNIX版本6 2
1.4　各流派一覽 2
1.5　為什么取得成功 3
1.5.1　簡潔高效 3
1.5.2　健壯性 3
1.5.3　功能豐富 3
1.5.4　移植性 3
1.5.5　開放性 4
1.6　縮寫及術(shù)語說明 4　
第2章　UNIX綜述 6
2.1　硬件平臺 6
2.1.1　中斷和自陷（Trap） 7
2.1.2　兩種處理器模式 9
2.1.3　通用寄存器 10
2.1.4　I/O設(shè)備管理 10
2.1.5　棧（Stack） 11
2.1.6　常用指令 11
2.1.7　備注 19
2.2　UNIX內(nèi)核綜述 20
2.2.1　模塊分類 20
2.2.2　各模塊間的通信 20
2.2.3　源文件 21
2.2.4　語法規(guī)則和編碼風(fēng)格說明 23
2.3　思考題 27　
第3章　虛擬內(nèi)存 28
3.1　簡介 28
3.2　虛擬內(nèi)存的優(yōu)點(diǎn) 29
3.2.1　安全性 29
3.2.2　提高空間利用率 30
3.2.3　多進(jìn)程的支持 30
3.3　PDP11/40的虛擬內(nèi)存機(jī)制 30
3.3.1　頁地址寄存器（PAR） 32
3.3.2　頁描述寄存器（PDR） 32
3.3.3　活動頁寄存器地址 33
3.3.4　虛擬地址向物理地址的映射過程 33
3.3.5　異常處理 35
3.3.6　和現(xiàn)代頁式虛存的比較 36
3.4　UNIX的虛存實(shí)現(xiàn) 36
3.4.1　進(jìn)程空間分布 36
3.4.2　用戶活動頁寄存器設(shè)置函數(shù)estabur 37
3.4.3　用戶空間映射函數(shù)sureg 41
3.5　內(nèi)存管理 42
3.5.1　內(nèi)核內(nèi)存管理 42
3.5.2　用戶內(nèi)存管理 47
3.6　思考題 56　
第4章　啟動模塊 57
4.1　操作流程 57
4.2　中斷向量 58
4.3　啟動函數(shù)start 60
4.4　備注 65
4.4.1　為什么需要引導(dǎo)程序和裝入程序 65
4.4.2　0地址處指令分析 65
4.4.3　為什么要使用匯編語言 66
4.4.4　Windows啟動過程淺析 66
4.5　思考題 67　
第5章　進(jìn)程管理和調(diào)度 68
5.1　程序員眼中的虛擬機(jī) 68
5.2　系統(tǒng)資源 68
5.3　進(jìn)程上下文 70
5.4　進(jìn)程調(diào)度 72
5.5　UNIX實(shí)現(xiàn) 73
5.5.1　進(jìn)程上下文 73
5.5.2　進(jìn)程的兩種狀態(tài) 80
5.5.3　調(diào)度過程 82
5.5.4　備注 128
5.6　思考題 134　
第6章　中斷處理過程 136
6.1　PSW寄存器 136
6.2　中斷處理流程 136
6.3　中斷向量 138
6.4　PDP 11/40的中斷類型 139
6.4.1　電傳終端接口輸入中斷 139
6.4.2　電傳終端接口輸出中斷 140
6.4.3　紙帶打孔機(jī)輸入中斷 140
6.4.4　紙帶打孔機(jī)輸出中斷 140
6.4.5　時(shí)鐘中斷 140
6.4.6　行打印機(jī)中斷 140
6.4.7　磁盤讀寫中斷 140
6.5　一些常用函數(shù) 140
6.5.1　特殊指令 140
6.5.2　fubyte(fuibyte) 141
6.5.3　fuword(fuiword) 143
6.5.4　subyte(suibyte) 143
6.5.5　suword(suiword) 144
6.5.6　clearseg 144
6.5.7　copyseg 145
6.5.8　copyin/copyout 146
6.5.9　dpadd 148
6.5.10　ldiv/lrem/lshift 148
6.6　call函數(shù) 149
6.7　時(shí)鐘中斷 151
6.7.1　基本概念 151
6.7.2　處理過程 152
6.8　call函數(shù)調(diào)用分派切換器的理由 163
6.9　內(nèi)核定時(shí)器 164
6.9.1　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 164
6.9.2　定時(shí)器的創(chuàng)建 165
6.9.3　定時(shí)器的觸發(fā) 167
6.10　一些例子 168
6.10.1　進(jìn)程優(yōu)先級的調(diào)整 168
6.10.2　進(jìn)程分派切換實(shí)例 174
6.11　備注 178
6.11.1　中斷服務(wù)函數(shù)中為什么不使用互斥鎖 178
6.11.2　中斷服務(wù)函數(shù)中為什么不訪問u變量 178
6.11.3　關(guān)于內(nèi)存管理違例自陷的處理過程 179
6.11.4　調(diào)度標(biāo)志runrun和runin 179
6.12　思考題 179　　
第7章　自陷 180
7.1　自陷原理 180
7.2　自陷向量 180
7.3　PDP11/40的自陷類型 180
7.3.1　系統(tǒng)出錯(cuò)自陷 180
7.3.2　系統(tǒng)調(diào)用自陷 182
7.3.3　調(diào)試自陷 182
7.3.4　自陷優(yōu)先級 183
7.4　自陷處理過程 184
7.4.1　匯編函數(shù)_trap 184
7.4.2　C函數(shù)trap 186
7.4.3　backup函數(shù) 191　
第8章　文件系統(tǒng) 211
8.1　概述 211
8.2　框架 212
8.2.1　文件存儲的實(shí)現(xiàn) 212
8.2.2　UNIX文件系統(tǒng) 219
8.2.3　UNIX文件系統(tǒng)的詳細(xì)實(shí)現(xiàn) 224
8.3　文件訪問接口 228
8.3.1　文件創(chuàng)建接口creat 230
8.3.2　文件打開接口open 235
8.3.3　文件關(guān)閉接口close 235
8.3.4　文件讀接口read 237
8.3.5　文件寫接口write 237
8.3.6　文件定位接口seek 239
8.3.7　特殊文件創(chuàng)建接口mknod 242
8.3.8　文件鏈接接口link 243
8.3.9　取消文件鏈接接口unlink 246
8.3.10　設(shè)備加載接口smount 247
8.3.11　設(shè)備卸載接口sumount 251
8.4　節(jié)點(diǎn)和塊管理 252
8.4.1　節(jié)點(diǎn)緩存 253
8.4.2　塊緩存 255
8.4.3　塊訪問接口 262
8.4.4　節(jié)點(diǎn)訪問接口 294
8.5　塊設(shè)備驅(qū)動 322
8.5.1　概述 322
8.5.2　根設(shè)備--rk11磁盤 325
8.6　備注 335
8.6.1　FAT16文件系統(tǒng) 335
8.6.2　多進(jìn)程訪問文件的問題 338
8.6.3　進(jìn)程間同步 338
8.6.4　文件的刪除 340
8.6.5　設(shè)備驅(qū)動的擴(kuò)展 340
8.7　總結(jié) 340
8.8　思考題 341　
第9章　字符設(shè)備驅(qū)動 342
9.1　交互終端--電傳打字機(jī)（teletypewriter） 342
9.1.1　設(shè)備特性 343
9.1.2　操作寄存器 343
9.1.3　驅(qū)動框架 345
9.1.4　驅(qū)動函數(shù) 351
9.1.5　shell應(yīng)用舉例 378
9.1.6　內(nèi)核打印接口 379
9.2　PC-11紙帶打孔機(jī) 383
9.2.1　設(shè)備特性 383
9.2.2　操作寄存器 384
9.2.3　驅(qū)動框架 385
9.2.4　驅(qū)動函數(shù) 387
9.2.5　讀取器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 392
9.3　LP-11行打印機(jī) 393
9.3.1　設(shè)備特性 393
9.3.2　操作寄存器 393
9.3.3　驅(qū)動框架 394
9.3.4　驅(qū)動函數(shù) 396
9.4　現(xiàn)代打印機(jī) 401
9.4.1　并口 401
9.4.2　和內(nèi)核掛接 403
9.4.3　簡單的打印程序 406
9.4.4　CUPS 408
9.5　其他字符設(shè)備 408
9.5.1　內(nèi)存 409
9.5.2　磁盤 411
9.6　網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序 415
9.7　綜合示例 416
9.8　總結(jié) 417
9.9　思考題 418　
第10章　進(jìn)程交換過程 419
10.1　概述 419
10.2　具體實(shí)現(xiàn) 421
10.2.1　進(jìn)程換出函數(shù)xswap 422
10.2.2　程序段內(nèi)存釋放函數(shù)xccdec 423
10.2.3　交換函數(shù)swap 424
10.2.4　調(diào)用實(shí)例 425
10.3　綜合示例 426
10.4　思考題 430　
第11章　UNIX可執(zhí)行文件 431
11.1　.out文件 431
11.1.1　可執(zhí)行頭 431
11.1.2　程序段 432
11.1.3　數(shù)據(jù)段 432
11.1.4　程序和數(shù)據(jù)重定向表 432
11.1.5　符號表 434
11.1.6　示例 437
11.2　動態(tài)鏈接過程* 442
11.2.1　靜態(tài)共享 443
11.2.2　動態(tài)共享 446
11.2.3　GOT/PLT表和位置無關(guān)代碼（PIC） 446
11.2.4　動態(tài)加載過程分析 450　
第12章　系統(tǒng)調(diào)用 457
12.1　概述 457
12.2　系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn) 457
12.2.1　用戶實(shí)現(xiàn) 459
12.2.2　系統(tǒng)調(diào)用表和trap自陷 459
12.2.3　內(nèi)核實(shí)現(xiàn) 469
12.3　各系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn) 469
12.3.1　文件相關(guān)調(diào)用 471
12.3.2　進(jìn)程相關(guān)調(diào)用 491
12.3.3　信號相關(guān)調(diào)用 538
12.3.4　調(diào)試功能調(diào)用 558
12.3.5　用戶/組ID調(diào)用 586
12.3.6　時(shí)間相關(guān)調(diào)用 589
12.3.7　終端相關(guān)調(diào)用 591　
第13章　進(jìn)程間通信 596
13.1　概述 596
13.2　管道 596
13.2.1　相關(guān)系統(tǒng)調(diào)用 596
13.2.2　管道實(shí)現(xiàn)過程分析 602
13.2.3　應(yīng)用示例 603
13.2.4　采用內(nèi)存文件實(shí)現(xiàn)管道 608
13.2.5　思考題 610
13.3　文件 610
13.4　有名管道 611
13.5　進(jìn)程間同步 611
13.5.1　信號量 612
13.5.2　互斥體 621
13.5.3　事件 622
13.6　死鎖 634
13.7　其他進(jìn)程間數(shù)據(jù)傳輸方式 636
13.7.1　消息（message） 636
13.7.2　信箱（mailbox） 648
13.7.3　共享內(nèi)存 671　
第14章　多線程的實(shí)現(xiàn) 686
14.1　概述 686
14.2　線程和經(jīng)典進(jìn)程的比較 686
14.3　線程的示例實(shí)現(xiàn) 686
14.3.1　相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 686
14.3.2　實(shí)現(xiàn)方案 689
14.3.3　線程創(chuàng)建調(diào)用CreateThread 691
14.3.4　內(nèi)核改動 695
14.3.5　線程退出調(diào)用ExitThread 711
14.3.6　線程id獲得調(diào)用gettid 712
14.3.7　線程掛起調(diào)用SuspendThread 712
14.3.8　線程恢復(fù)調(diào)用ResumeThread 714
14.3.9　線程終止調(diào)用TerminateThread 715
14.3.10　線程ID查詢調(diào)用GetThreadID 719
14.3.11　線程名查詢調(diào)用GetThreadName 720
14.3.12　使用示例 721
14.3.13　思考題 723　
第15章　網(wǎng)絡(luò)多用戶 724
15.1　系統(tǒng)初始化過程 724
15.1.1　init進(jìn)程 724
15.1.2　getty程序 725
15.1.3　login程序 725
15.2　telnet程序 730
15.2.1　工作原理 730
15.2.2　常用配置 731
15.3　NFS（網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)） 732
15.3.1　基本原理 733
15.3.2　RPC（遠(yuǎn)程過程調(diào)用） 734
15.3.3　各過程的實(shí)現(xiàn) 737
15.3.4　簡單示例 741
附錄A　參考書目及資源 742
附錄B　思考題答案743