奔跑吧 Linux內核

LINUX內核奔跑卷 1
第1章　處理器體系結構 4
本章思考題 4
第2章　內存管理 32
本章思考題 32
2.1　物理內存初始化 36
2.1.1　內存管理概述 36
2.1.2　內存大小 37
2.1.3　物理內存映射 38
2.1.4　zone初始化 40
2.1.5　空間劃分 44
2.1.6　物理內存初始化 45
2.2　頁表的映射過程 51
2.2.1　ARM32頁表映射 51
2.2.2　ARM64頁表映射 60
2.3　內核內存的布局圖 67
2.3.1　ARM32內核內存布局圖 67
2.3.2　ARM64內核內存布局圖 70
2.4　分配物理頁面 72
2.4.1　伙伴系統(tǒng)分配內存 72
2.4.2　釋放頁面 85
2.4.3　小結 89
2.5　slab分配器 90
2.5.1　創(chuàng)建slab描述符 91
2.5.2　分配slab對象 103
2.5.3　釋放slab緩沖對象 108
2.5.4　kmalloc分配函數(shù) 111
2.5.5　小結 112
2.6　vmalloc 113
2.7　VMA操作 120
2.7.1　查找VMA 122
2.7.2　插入VMA 124
2.7.3　合并VMA 129
2.7.4　紅黑樹例子 131
2.7.5　小結 133
2.8　malloc 133
2.8.1　brk實現(xiàn) 134
2.8.2　VM_LOCK情況 138
2.8.3　小結 148
2.9　mmap 150
2.9.1　mmap概述 151
2.9.2　小結 153
2.10　缺頁中斷處理 155
2.10.1　do_page_fault() 157
2.10.2　匿名頁面缺頁中斷 165
2.10.3　文件映射缺頁中斷 169
2.10.4　寫時復制 175
2.10.5　小結 183
2.11　page引用計數(shù) 184
2.11.1　struct page數(shù)據(jù)結構 185
2.11.2　_count和_mapcount的區(qū)別 188
2.11.3　頁面鎖PG_Locked 192
2.11.4　小結 192
2.12　反向映射RMAP 192
2.12.1　父進程分配匿名頁面 193
2.12.2　父進程創(chuàng)建子進程 198
2.12.3　子進程發(fā)生COW 200
2.12.4　RMAP應用 201
2.12.5　小結 202
2.13　回收頁面 204
2.13.1　LRU鏈表 204
2.13.2　kswapd內核線程 216
2.13.3　balance_pgdat函數(shù) 219
2.13.4　shrink_zone函數(shù) 228
2.13.5　shrink_active_list函數(shù) 233
2.13.6　shrink_inactive_list函數(shù) 238
2.13.7　跟蹤LRU活動情況 244
2.13.8　Refault Distance算法 244
2.13.9　小結 249
2.14　匿名頁面生命周期 251
2.14.1　匿名頁面的誕生 251
2.14.2　匿名頁面的使用 252
2.14.3　匿名頁面的換出 252
2.14.4　匿名頁面的換入 254
2.14.5　匿名頁面銷毀 254
2.15　頁面遷移 254
migrate_pages()函數(shù) 255
2.16　內存規(guī)整（memory compaction） 262
2.16.1　內存規(guī)整實現(xiàn) 263
2.16.2　小結 272
2.17　KSM 273
2.17.1　KSM實現(xiàn) 274
2.17.2　匿名頁面和KSM頁面的區(qū)別 293
2.17.3　小結 294
2.18　Dirty COW內存漏洞 296
2.19　總結內存管理數(shù)據(jù)結構和API 309
2.19.1　內存管理數(shù)據(jù)結構的關系圖 309
2.19.2　內存管理中常用API 312
2.20　最新更新和展望 315
2.20.1　頁面回收策略從zone遷移到node 315
2.20.2　OOM Killer改進 316
2.20.3　swap優(yōu)化 317
2.20.4　展望 318
第3章　進程管理 319
本章思考題 319
3.1　進程的誕生 320
3.1.1　init進程 321
3.1.2　fork 325
3.1.3　小結 344
3.2　CFS調度器 345
3.2.1　權重計算 346
3.2.2　進程創(chuàng)建 358
3.2.3　進程調度 369
3.2.4　scheduler tick 379
3.2.5　組調度 382
3.2.6　PELT算法改進 386
3.2.7　小結 387
3.3　SMP負載均衡 389
3.3.1　CPU域初始化 389
3.3.2　SMP負載均衡 401
3.3.3　喚醒進程 415
3.3.4　調試 421
3.3.5　小結 422
3.4　HMP調度器 422
3.4.1　初始化 423
3.4.2　HMP負載調度 425
3.4.3　新創(chuàng)建的進程 436
3.4.4　小結 437
3.5　NUMA調度器 438
3.5.1　node和page的關系 439
3.5.2　掃描進程 441
3.5.3　NUMA缺頁中斷 442
3.5.4　進程遷移 450
3.5.5　小結 455
3.6　EAS綠色節(jié)能調度器 457
3.6.1　能效模型 459
3.6.2　WALT算法 465
3.6.3　喚醒進程 480
3.6.4　CPU動態(tài)調頻 491
3.6.5　小結 494
3.7　實時調度 496
3.8　最新更新與展望 500
3.8.1　進程管理更新 500
3.8.2　展望 500
第4章　并發(fā)與同步 501
本章思考題 501
4.1　原子操作與內存屏障 503
4.1.1　原子操作 503
4.1.2　內存屏障 506
4.2　spinlock 508
4.2.1　spinlock實現(xiàn) 509
4.2.2　spinlock變種 511
4.2.3　spinlock和raw_spin_lock 512
4.3　信號量 513
4.3.1　信號量 513
4.3.2　小結 516
4.4　Mutex互斥體 517
4.4.1　MCS鎖機制 518
4.4.2　Mutex鎖的實現(xiàn) 525
4.4.3　小結 531
4.5　讀寫鎖 531
4.5.1　讀者信號量 532
4.5.2　寫者鎖 538
4.5.3　小結 544
4.6　RCU 544
4.6.1　經(jīng)典RCU和Tree RCU 547
4.6.2　Tree RCU設計 551
4.6.3　小結 573
4.7　內存管理中的鎖 574
4.8　最新更新與展望 584
4.8.1　Queued Spinlock 584
4.8.2　讀寫信號量優(yōu)化 591
4.8.3　展望 592
4.8.4　推薦書籍 593
第5章　中斷管理 594
本章思考題 594
5.1　Linux中斷管理機制 595
5.1.1　ARM中斷控制器 595
5.1.2　硬件中斷號和Linux中斷號的映射 599
5.1.3　注冊中斷 610
5.1.4　ARM底層中斷處理 618
5.1.5　高層中斷處理 626
5.1.6　小結 636
5.2　軟中斷和tasklet 637
5.2.1　SoftIRQ軟中斷 638
5.2.2　tasklet 642
5.2.3　local_bh_disable/local_bh_enable 647
5.2.4　小結 649
5.3　workqueue工作隊列 650
5.3.1　初始化工作隊列 652
5.3.2　創(chuàng)建工作隊列 659
5.3.3　調度一個work 665
5.3.4　取消一個work 675
5.3.5　和調度器的交互 680
5.3.6　小結 682
第6章　內核調試 684
6.1　QEMU調試Linux內核 684
6.1.1　QEMU運行ARM Linux內核 684
6.1.2　QEMU調試ARM Linux內核 687
6.1.3　QEMU運行ARMv8開發(fā)平臺 688
6.1.4　文件系統(tǒng)支持 690
6.1.5　圖形化調試 691
6.1.6　實驗進階 693
6.2　ftrace 694
6.2.1　irqs跟蹤器 695
6.2.2　preemptoff跟蹤器 696
6.2.3　preemptirqsoff跟蹤器 697
6.2.4　function跟蹤器 698
6.2.5　動態(tài)ftrace 699
6.2.6　事件跟蹤 700
6.2.7　添加tracepoint 702
6.2.8　trace-cmd和kernelshark 705
6.2.9　trace marker 707
6.2.10　小結 709
6.3　SystemTap 710
6.4　內存檢測 714
6.4.1　slub_debug 714
6.4.2　內存泄漏檢測kmemleak 718
6.4.3　kasan內存檢測 720
6.5　死鎖檢測 722
6.6　內核調試秘籍 728
6.6.1　printk 728
6.6.2　動態(tài)打印 730
6.6.3　RAM Console 731
6.6.4　OOPS分析 731
6.6.5　BUG_ON()和WARN_ON() 734