Linux內核精析

目 錄
第1章 概述\t1
1.1 Linux的內存管理機制\t1
1.2 Linux的基本組成\t3
1.2.1 進程\t3
1.2.2 進程間通信\t4
1.2.3 內存管理\t4
1.2.4 設備驅動\t5
1.2.5 中斷\t6
1.2.6 時鐘\t6
1.2.7 文件系統(tǒng)\t6
1.2.8 內核模塊\t7
1.3 本章小結\t7
第2章 Linux內核啟動\t8
2.1 BOIS啟動階段\t8
2.2 實模式setup階段\t9
2.3 保護模式startup_32階段\t14
2.4 內核啟動start_kernel\t17
2.5 本章小結\t39
第3章 進程\t40
3.1 進程的表示\t40
3.1.1 進程描述符\t40
3.1.2 命名空間\t47
3.1.3 進程標識\t52
3.2 進程關系\t63
3.3 進程的復制\t64
3.3.1 寫時復制\t64
3.3.2 執(zhí)行系統(tǒng)調用\t65
3.4 新進程啟動\t94
3.5 進程的切換\t103
3.6 進程的退出\t106
3.7 本章小結\t118
第4章 進程地址空間\t119
4.1 進程虛擬地址空間\t119
4.1.1 進程地址空間的布局\t120
4.1.2 進程地址空間布局的創(chuàng)建\t123
4.2 線性區(qū)\t125
4.2.1 虛擬內存區(qū)域的表示\t127
4.2.2 虛擬內存區(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\t159
第5章 進程的調度\t160
5.1 數(shù)據(jù)結構\t160
5.1.1 調度器類\t162
5.1.2 就緒隊列\(zhòng)t164
5.1.3 調度實體\t166
5.2 進程優(yōu)先級\t168
5.2.1 優(yōu)先級內核表示\t168
5.2.2 優(yōu)先級的計算\t171
5.2.3 計算負荷權重\t173
5.2.4 核心調度器\t175
5.3 CFS調度器\t176
5.3.1 CFS調度器對象\t176
5.3.2 CFS調度器的管理結構\t177
5.3.3 CFS調度器操作\t178
5.3.4 CFS隊列操作\t182
5.3.5 周期性調度器\t186
5.3.6 進程加入就緒隊列\(zhòng)t189
5.3.7 選擇下一個進程\t192
5.3.8 喚醒進程\t195
5.3.9 新進程處理\t202
5.4 實時調度類\t204
5.4.1 實時進程的數(shù)據(jù)結構\t204
5.4.2 實時調度器操作\t205
5.5 本章小結\t207
第6章 內存管理\t208
6.1 內存管理的框架\t208
6.1.1 非一致內存訪問（NUMA）\t208
6.1.2 內存管理區(qū)\t210
6.1.3 物理內存地址空間\t214
6.2 內存管理初始化\t216
6.2.1 建立數(shù)據(jù)結構\t216
6.2.2 啟動過程內存管理的初始化\t222
6.2.3 頁表的初始化\t230
6.2.4 內存管理結構的初始化\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 內存分配API\t248
6.3.3 內核中不連續(xù)頁的分配\t254
6.3.4 內核映射\t259
6.4 slab分配器\t264
6.4.1 slab分配器的原理\t264
6.4.2 slab分配器的實現(xiàn)\t265
6.4.3 通用對象\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內存的分配\t289
6.5.4 slub內存的釋放\t295
6.6 本章小結\t297
第7章 進程間通信\t298
7.1 管道\t298
7.1.1 管道相關的數(shù)據(jù)結構\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信號量\t317
7.3.2 消息隊列\(zhòng)t321
7.3.3 共享內存\t323
7.4 信號\t324
7.4.1 信號發(fā)送\t327
7.4.2 信號傳遞與捕獲\t338
7.5 本章小結\t346
第8章 系統(tǒng)調用\t347
8.1 系統(tǒng)調用簡介\t347
8.2 系統(tǒng)調用的實現(xiàn)\t347
8.3 系統(tǒng)調用的參數(shù)傳遞\t363
8.4 異常表\t364
8.5 本章小結\t367
第9章 內核同步\t368
9.1 原子操作\t368
9.2 自旋鎖\t370
9.3 讀/寫自旋鎖\t372
9.4 信號量\t372
9.5 RCU機制\t374
9.6 屏障\t377
9.7 互斥量\t378
9.8 本章小結\t379
第10章 設備驅動程序\t380
10.1 I/O體系結構\t380
10.2 設備文件\t381
10.2.1 字符設備、塊設備和其他設備\t381
10.2.2 主、從設備號的表示\t383
10.3 字符設備注冊\t383
10.3.1 數(shù)據(jù)結構\t383
10.3.2 字符設備的注冊過程\t385
10.4 與文件系統(tǒng)關聯(lián)\t389
10.4.1 inode中的設備文件成員\t389
10.4.2 標準文件操作\t390
10.5 字符設備操作\t391
10.5.1 字符設備的表示\t391
10.5.2 打開設備文件\t392
10.6 塊設備操作\t394
10.6.1 塊設備的處理\t394
10.6.2 塊設備的表示\t397
10.6.3 向系統(tǒng)添加硬盤和分區(qū)\t404
10.6.4 請求結構\t407
10.6.5 BIO\t409
10.6.6 提交請求\t411
10.6.7 I/O調度\t415
10.7 資源分配\t416
10.7.1 資源管理\t416
10.7.2 I/O內存\t418
10.8 總線系統(tǒng)\t419
10.8.1 通用驅動程序模型\t419
10.8.2 PCI總線\t432
10.8.3 USB總線\t438
10.9 本章小結\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 中斷請求隊列的初始化\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 工作隊列\(zhòng)t487
11.9 本章小結\t492
第12章 時鐘\t493
12.1 低分辨率定時器\t493
12.1.1 數(shù)據(jù)結構\t494
12.1.2 動態(tài)定時器\t495
12.2 通用時鐘框架\t501
12.2.1 clocksource概述\t502
12.2.2 clocksource操作\t505
12.2.3 tickless機制\t507
12.3 高分辨率定時器\t520
12.3.1 高分辨率定時器管理結構\t521
12.3.2 高分辨率定時器的初始化\t525
12.3.3 高分辨率定時器操作\t529
12.3.4 高分辨率定時器的實現(xiàn)\t535
12.3.5 動態(tài)時鐘\t541
12.4 時鐘中斷處理\t552
12.5 軟件定時器\t560
12.5.1 軟件定時器的初始化\t560
12.5.2 軟件定時器的注冊與處理\t562
12.6 本章小結\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的超級塊對象\t565
13.2.2 VFS的inode結構\t570
13.2.3 VFS的文件對象\t575
13.2.4 VFS的目錄對象\t578
13.2.5 與進程相關的文件\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\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)結構\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)項管理\t679
13.6 sysfs文件系統(tǒng)\t701
13.6.1 數(shù)據(jù)結構\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\t714
第14章 ext文件系統(tǒng)\t715
14.1 簡介\t715
14.2 ext2文件系統(tǒng)的物理結構\t716
14.3 ext2文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構\t717
14.3.1 超級塊\t717
14.3.2 組描述符\t720
14.3.3 索引節(jié)點表\t720
14.3.4 目錄和文件\t723
14.3.5 ext2文件系統(tǒng)內存中的結構\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inode\t759
14.5.2 刪除索引節(jié)點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\t774
第15章 內核模塊\t775
15.1 模塊的實現(xiàn)\t775
15.1.1 模塊的表示\t776
15.1.2 模塊的依賴關系