Linux內(nèi)核精析

目 錄
第1章 概述\t1
1.1 Linux的內(nèi)存管理機(jī)制\t1
1.2 Linux的基本組成\t3
1.2.1 進(jìn)程\t3
1.2.2 進(jìn)程間通信\t4
1.2.3 內(nèi)存管理\t4
1.2.4 設(shè)備驅(qū)動(dòng)\t5
1.2.5 中斷\t6
1.2.6 時(shí)鐘\t6
1.2.7 文件系統(tǒng)\t6
1.2.8 內(nèi)核模塊\t7
1.3 本章小結(jié)\t7
第2章 Linux內(nèi)核啟動(dòng)\t8
2.1 BOIS啟動(dòng)階段\t8
2.2 實(shí)模式setup階段\t9
2.3 保護(hù)模式startup_32階段\t14
2.4 內(nèi)核啟動(dòng)start_kernel\t17
2.5 本章小結(jié)\t39
第3章 進(jìn)程\t40
3.1 進(jìn)程的表示\t40
3.1.1 進(jìn)程描述符\t40
3.1.2 命名空間\t47
3.1.3 進(jìn)程標(biāo)識(shí)\t52
3.2 進(jìn)程關(guān)系\t63
3.3 進(jìn)程的復(fù)制\t64
3.3.1 寫時(shí)復(fù)制\t64
3.3.2 執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用\t65
3.4 新進(jìn)程啟動(dòng)\t94
3.5 進(jìn)程的切換\t103
3.6 進(jìn)程的退出\t106
3.7 本章小結(jié)\t118
第4章 進(jìn)程地址空間\t119
4.1 進(jìn)程虛擬地址空間\t119
4.1.1 進(jìn)程地址空間的布局\t120
4.1.2 進(jìn)程地址空間布局的創(chuàng)建\t123
4.2 線性區(qū)\t125
4.2.1 虛擬內(nèi)存區(qū)域的表示\t127
4.2.2 虛擬內(nèi)存區(qū)域的操作\t131
4.2.3 缺頁的異常處理\t150
4.2.4 堆的管理\t157
4.3 本章小結(jié)\t159
第5章 進(jìn)程的調(diào)度\t160
5.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)\t160
5.1.1 調(diào)度器類\t162
5.1.2 就緒隊(duì)列\(zhòng)t164
5.1.3 調(diào)度實(shí)體\t166
5.2 進(jìn)程優(yōu)先級(jí)\t168
5.2.1 優(yōu)先級(jí)內(nèi)核表示\t168
5.2.2 優(yōu)先級(jí)的計(jì)算\t171
5.2.3 計(jì)算負(fù)荷權(quán)重\t173
5.2.4 核心調(diào)度器\t175
5.3 CFS調(diào)度器\t176
5.3.1 CFS調(diào)度器對(duì)象\t176
5.3.2 CFS調(diào)度器的管理結(jié)構(gòu)\t177
5.3.3 CFS調(diào)度器操作\t178
5.3.4 CFS隊(duì)列操作\t182
5.3.5 周期性調(diào)度器\t186
5.3.6 進(jìn)程加入就緒隊(duì)列\(zhòng)t189
5.3.7 選擇下一個(gè)進(jìn)程\t192
5.3.8 喚醒進(jìn)程\t195
5.3.9 新進(jìn)程處理\t202
5.4 實(shí)時(shí)調(diào)度類\t204
5.4.1 實(shí)時(shí)進(jìn)程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)\t204
5.4.2 實(shí)時(shí)調(diào)度器操作\t205
5.5 本章小結(jié)\t207
第6章 內(nèi)存管理\t208
6.1 內(nèi)存管理的框架\t208
6.1.1 非一致內(nèi)存訪問（NUMA）\t208
6.1.2 內(nèi)存管理區(qū)\t210
6.1.3 物理內(nèi)存地址空間\t214
6.2 內(nèi)存管理初始化\t216
6.2.1 建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)\t216
6.2.2 啟動(dòng)過程內(nèi)存管理的初始化\t222
6.2.3 頁表的初始化\t230
6.2.4 內(nèi)存管理結(jié)構(gòu)的初始化\t233
6.3 伙伴算法\t242
6.3.1 伙伴算法初始化與釋放\t243
6.3.2 內(nèi)存分配API\t248
6.3.3 內(nèi)核中不連續(xù)頁的分配\t254
6.3.4 內(nèi)核映射\t259
6.4 slab分配器\t264
6.4.1 slab分配器的原理\t264
6.4.2 slab分配器的實(shí)現(xiàn)\t265
6.4.3 通用對(duì)象\t282
6.5 slub分配器\t284
6.5.1 slub分配器的原理\t284
6.5.2 slub分配器的初始化\t287
6.5.3 slub內(nèi)存的分配\t289
6.5.4 slub內(nèi)存的釋放\t295
6.6 本章小結(jié)\t297
第7章 進(jìn)程間通信\t298
7.1 管道\t298
7.1.1 管道相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)\t298
7.1.2 管道的創(chuàng)建\t300
7.1.3 管道的撤銷\t306
7.1.4 向管道寫入數(shù)據(jù)\t307
7.1.5 從管道讀取數(shù)據(jù)\t311
7.2 FIFO\t314
7.3 System V IPC\t317
7.3.1 IPC信號(hào)量\t317
7.3.2 消息隊(duì)列\(zhòng)t321
7.3.3 共享內(nèi)存\t323
7.4 信號(hào)\t324
7.4.1 信號(hào)發(fā)送\t327
7.4.2 信號(hào)傳遞與捕獲\t338
7.5 本章小結(jié)\t346
第8章 系統(tǒng)調(diào)用\t347
8.1 系統(tǒng)調(diào)用簡(jiǎn)介\t347
8.2 系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)\t347
8.3 系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)傳遞\t363
8.4 異常表\t364
8.5 本章小結(jié)\t367
第9章 內(nèi)核同步\t368
9.1 原子操作\t368
9.2 自旋鎖\t370
9.3 讀/寫自旋鎖\t372
9.4 信號(hào)量\t372
9.5 RCU機(jī)制\t374
9.6 屏障\t377
9.7 互斥量\t378
9.8 本章小結(jié)\t379
第10章 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序\t380
10.1 I/O體系結(jié)構(gòu)\t380
10.2 設(shè)備文件\t381
10.2.1 字符設(shè)備、塊設(shè)備和其他設(shè)備\t381
10.2.2 主、從設(shè)備號(hào)的表示\t383
10.3 字符設(shè)備注冊(cè)\t383
10.3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)\t383
10.3.2 字符設(shè)備的注冊(cè)過程\t385
10.4 與文件系統(tǒng)關(guān)聯(lián)\t389
10.4.1 inode中的設(shè)備文件成員\t389
10.4.2 標(biāo)準(zhǔn)文件操作\t390
10.5 字符設(shè)備操作\t391
10.5.1 字符設(shè)備的表示\t391
10.5.2 打開設(shè)備文件\t392
10.6 塊設(shè)備操作\t394
10.6.1 塊設(shè)備的處理\t394
10.6.2 塊設(shè)備的表示\t397
10.6.3 向系統(tǒng)添加硬盤和分區(qū)\t404
10.6.4 請(qǐng)求結(jié)構(gòu)\t407
10.6.5 BIO\t409
10.6.6 提交請(qǐng)求\t411
10.6.7 I/O調(diào)度\t415
10.7 資源分配\t416
10.7.1 資源管理\t416
10.7.2 I/O內(nèi)存\t418
10.8 總線系統(tǒng)\t419
10.8.1 通用驅(qū)動(dòng)程序模型\t419
10.8.2 PCI總線\t432
10.8.3 USB總線\t438
10.9 本章小結(jié)\t446
第11章 中斷\t447
11.1 中斷處理與中斷描述符\t447
11.2 中斷的初始化\t450
11.3 中斷請(qǐng)求隊(duì)列的初始化\t460
11.4 中斷的處理\t464
11.5 中斷與異常的返回\t475
11.6 軟中斷\t477
11.7 tasklet\t483
11.8 工作隊(duì)列\(zhòng)t487
11.9 本章小結(jié)\t492
第12章 時(shí)鐘\t493
12.1 低分辨率定時(shí)器\t493
12.1.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)\t494
12.1.2 動(dòng)態(tài)定時(shí)器\t495
12.2 通用時(shí)鐘框架\t501
12.2.1 clocksource概述\t502
12.2.2 clocksource操作\t505
12.2.3 tickless機(jī)制\t507
12.3 高分辨率定時(shí)器\t520
12.3.1 高分辨率定時(shí)器管理結(jié)構(gòu)\t521
12.3.2 高分辨率定時(shí)器的初始化\t525
12.3.3 高分辨率定時(shí)器操作\t529
12.3.4 高分辨率定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)\t535
12.3.5 動(dòng)態(tài)時(shí)鐘\t541
12.4 時(shí)鐘中斷處理\t552
12.5 軟件定時(shí)器\t560
12.5.1 軟件定時(shí)器的初始化\t560
12.5.2 軟件定時(shí)器的注冊(cè)與處理\t562
12.6 本章小結(jié)\t563
第13章 文件系統(tǒng)\t564
13.1 虛擬文件系統(tǒng)管理\t564
13.2 通用文件模型\t565
13.2.1 VFS的超級(jí)塊對(duì)象\t565
13.2.2 VFS的inode結(jié)構(gòu)\t570
13.2.3 VFS的文件對(duì)象\t575
13.2.4 VFS的目錄對(duì)象\t578
13.2.5 與進(jìn)程相關(guān)的文件\t579
13.3 文件的類型\t581
13.3.1 磁盤文件\t581
13.3.2 網(wǎng)絡(luò)文件\t581
13.3.3 特殊文件\t581
13.4 虛擬文件系統(tǒng)處理\t581
13.4.1 文件系統(tǒng)類型注冊(cè)\t581
13.4.2 文件系統(tǒng)的掛載\t584
13.4.3 文件系統(tǒng)的卸載\t606
13.4.4 路徑定位\t609
13.4.5 文件的打開與關(guān)閉\t630
13.4.6 文件的讀/寫\t648
13.5 proc文件系統(tǒng)\t669
13.5.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)\t669
13.5.2 proc文件系統(tǒng)的初始化\t672
13.5.3 安裝proc文件系統(tǒng)\t673
13.5.4 proc數(shù)據(jù)項(xiàng)管理\t679
13.6 sysfs文件系統(tǒng)\t701
13.6.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)\t701
13.6.2 安裝sysfs文件系統(tǒng)\t703
13.6.3 文件與目錄的操作\t706
13.7 本章小結(jié)\t714
第14章 ext文件系統(tǒng)\t715
14.1 簡(jiǎn)介\t715
14.2 ext2文件系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)\t716
14.3 ext2文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)\t717
14.3.1 超級(jí)塊\t717
14.3.2 組描述符\t720
14.3.3 索引節(jié)點(diǎn)表\t720
14.3.4 目錄和文件\t723
14.3.5 ext2文件系統(tǒng)內(nèi)存中的結(jié)構(gòu)\t724
14.4 ext2文件系統(tǒng)操作\t726
14.5 ext2磁盤空間管理\t758
14.5.1 創(chuàng)建索引節(jié)點(diǎn)inode\t759
14.5.2 刪除索引節(jié)點(diǎn)inode\t766
14.5.3 釋放數(shù)據(jù)塊\t770
14.6 ext3文件系統(tǒng)\t772
14.7 本章小結(jié)\t774
第15章 內(nèi)核模塊\t775
15.1 模塊的實(shí)現(xiàn)\t775
15.1.1 模塊的表示\t776
15.1.2 模塊的依賴關(guān)系