Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核分析

第一章　走進(jìn)Linux                  
 　1. 1　GNU與Linux的成長                  
 　1. 2　Linux的開發(fā)模式和運(yùn)作機(jī)制                  
 　1. 3　走進(jìn)Linux內(nèi)核                  
 　1. 3. 1　Linux內(nèi)核的特征                  
 　1. 3. 2　Linux內(nèi)核版本的變化                  
 　1. 4　分析Linux內(nèi)核的意義                  
 　1. 4. 1　開發(fā)適合自己的操作系統(tǒng)                  
 　1. 4. 2　開發(fā)高水平軟件                  
 　1. 4. 3　有助于計(jì)算機(jī)科學(xué)的教學(xué)和科研                  
 第二章　Linux操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)                  
 　2. 1　Linux的抽象結(jié)構(gòu)                  
 　2. 1. 1　概述                  
 　2. 1. 2　Linux內(nèi)核的作用                  
 　2. 1. 3　Linux內(nèi)核的抽象結(jié)構(gòu)                  
 　2. 1. 4　系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　2. 2　Linux的具體結(jié)構(gòu)                  
 　2. 3　進(jìn)程調(diào)度子系統(tǒng)                  
 　2. 3. 1　子系統(tǒng)描述                  
 　2. 3. 2　功能                  
 　2. 3. 3　接口                  
 　2. 3. 4　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　2. 3. 5　子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)                  
 　2. 3. 6　子系統(tǒng)依賴關(guān)系                  
 　2. 4　內(nèi)存管理子系統(tǒng)                  
 　2. 4. 1　子系統(tǒng)描述                  
 　2. 4. 2　功能                  
 　2. 4. 3　接口                  
 　2. 4. 4　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　2. 4. 5　子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)                  
 　2. 4. 6　子系統(tǒng)依賴關(guān)系                  
 　2. 5　虛擬文件系統(tǒng)                  
 　2. 5. 1　子系統(tǒng)描述                  
 　2. 5. 2　功能                  
 　2. 5. 3　接口                  
 　2. 5. 4　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　2. 5. 5　子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)                  
 　2. 5. 6　子系統(tǒng)依賴關(guān)系                  
 　2. 6　進(jìn)程間通信(IPC)                  
 　2. 6. 1　子系統(tǒng)描述                  
 　2. 6. 2　功能                  
 　2. 6. 3　接口                  
 　2. 6. 4　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　2. 6. 5　子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)                  
 　2. 6. 6　子系統(tǒng)的依賴關(guān)系                  
 　2. 7　網(wǎng)絡(luò)接口                  
 　2. 7. 1　Linux的網(wǎng)絡(luò)層                  
 　2. 7. 2　接口                  
 　2. 7. 3　子系統(tǒng)描述                  
 　2. 7. 4　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　2. 7. 5　子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)                  
 　2. 7. 6　子系統(tǒng)依賴關(guān)系                  
 　2. 8　Linux內(nèi)核源代碼                  
 　2. 8. 1　多版本的內(nèi)核源代碼                  
 　2. 8. 2　Linux內(nèi)核源代碼的結(jié)構(gòu)                  
 　2. 8. 3　從何處開始閱讀源代碼                  
 　2. 9　常用術(shù)語的定義                  
 第三章　進(jìn)程調(diào)度                  
 　3. 1　進(jìn)程描述                  
 　3. 1. 1　進(jìn)程和程序(Process　and　Program)                  
 　3. 1. 2　Linux中的進(jìn)程概述                  
 　3. 1. 3　task_struct結(jié)構(gòu)描述                  
 　3. 1. 4　task_struct數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　3. 2　Linux時(shí)間系統(tǒng)                  
 　3. 2. 1　時(shí)鐘硬件及時(shí)鐘運(yùn)作機(jī)制                  
 　3. 2. 2　千年危機(jī)(千年蟲)簡介                  
 　3. 2. 3　Linux時(shí)間系統(tǒng)                  
 　3. 2. 4　時(shí)鐘中斷                  
 　3. 3　Linux的調(diào)度程序——Schedule()                  
 　3. 3. 1　基本原理                  
 　3. 3. 2　Linux進(jìn)程調(diào)度時(shí)機(jī)                  
 　3. 3. 3　進(jìn)程調(diào)度的依據(jù)                  
 　3. 3. 4　可運(yùn)行隊(duì)列(Runnable　Queue)                  
 　3. 3. 5　進(jìn)程調(diào)度(調(diào)度正文)的工作流程                  
 　3. 3. 6　調(diào)度程序流程圖                  
 　3. 4　Linux內(nèi)核機(jī)制                  
 　3. 4. 1　內(nèi)核機(jī)制的引入                  
 　3. 4. 2　Linux內(nèi)核機(jī)制                  
 　3. 4. 3　任務(wù)隊(duì)列(Task　Queue)                  
 　3. 4. 4　定時(shí)器內(nèi)核例程處理程序(timer　bottom　half　handler)                  
 第四章　保護(hù)模式                  
 　4. 1　虛擬存儲器                  
 　4. 1. 1　虛地址和虛地址空間                  
 　4. 1. 2　段機(jī)制和分頁機(jī)制                  
 　4. 1. 3　保護(hù)                  
 　4. 2　描述符                  
 　4. 2. 1　段機(jī)制                  
 　4. 2. 2　描述符的概念                  
 　4. 2. 3　系統(tǒng)段描述符                  
 　4. 2. 4　門描述符                  
 　4. 3　描述符表和尋址方式                  
 　4. 3. 1　描述符表                  
 　4. 3. 2　選擇器與描述符表                  
 　4. 3. 3　描述符投影寄存器                  
 　4. 4　分頁機(jī)制                  
 　4. 4. 1　狀態(tài)和控制寄存器                  
 　4. 4. 2　分頁機(jī)構(gòu)                  
 　4. 4. 3　頁面高速緩沖寄存                  
 　4. 5　控制轉(zhuǎn)移和任務(wù)切換                  
 　4. 5. 1　控制轉(zhuǎn)移                  
 　4. 5. 2　調(diào)用門                  
 　4. 5. 3　任務(wù)切換                  
 　4. 6　小結(jié)                  
 第五章　Linux啟動系統(tǒng)                  
 　5. 1　初始化流程                  
 　5. 1. 1　系統(tǒng)加電或復(fù)位                  
 　5. 1. 2　BIOS啟動                  
 　5. 1. 3　Boot　Loader                  
 　5. 1. 4　操作系統(tǒng)的初始化                  
 　5. 2　初始化的任務(wù)                  
 　5. 2. 1　處理器對初始化的影響                  
 　5. 2. 2　其他硬件設(shè)備對初始化的影響                  
 　5. 3　Linux的Boot　Loader                  
 　5. 3. 1　軟盤的結(jié)構(gòu)                  
 　5. 3. 2　硬盤的結(jié)構(gòu)                  
 　5. 3. 3　Boot　Loader                  
 　5. 3. 4　LILO                  
 　5. 3. 5　LILO的運(yùn)行分析                  
 　5. 4　進(jìn)入操作系統(tǒng)                  
 　5. 4. 1　Setup. S                  
 　5. 4. 2　Head. S                  
 　5. 5　main. c中的初始化                  
 　5. 6　建立init進(jìn)程                  
 　5. 6. 1　init進(jìn)程的建立                  
 　5. 6. 2　啟動所需的Shell腳本文件                  
 第六章　Linux內(nèi)存管理                  
 　6. 1　Linux的虛擬內(nèi)存管理                  
 　6. 1. 1　Linux虛擬內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)                  
 　6. 1. 2　多任務(wù)及保護(hù)                  
 　6. 1. 3　內(nèi)核空間和用戶空間                  
 　6. 1. 4　Linux虛擬內(nèi)存實(shí)現(xiàn)機(jī)制間的關(guān)系                  
 　6. 2　地址映射機(jī)制                  
 　6. 2. 1　地址映射的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　6. 2. 2　進(jìn)程的虛擬內(nèi)存                  
 　6. 2. 3　內(nèi)存映射                  
 　6. 3　請頁機(jī)制                  
 　6. 3. 1　頁故障的產(chǎn)生                  
 　6. 3. 2　頁錯(cuò)誤的定位                  
 　6. 3. 3　頁錯(cuò)誤處理程序                  
 　6. 3. 4　幾點(diǎn)說明                  
 　6. 4　交換機(jī)制                  
 　6. 4. 1　頁交換的方法                  
 　6. 4. 2　交換守護(hù)進(jìn)程(kswapd)的分析                  
 　6. 4. 3　交換空間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　6. 4. 4　交換空間的應(yīng)用                  
 　6. 5　內(nèi)存分配和回收機(jī)制                  
 　6. 5. 1　分配策略                  
 　6. 5. 2　系統(tǒng)級調(diào)用分配過程和釋放過程                  
 　6. 5. 3　用戶級內(nèi)存分配釋放函數(shù)                  
 　6. 6　緩存和刷新機(jī)制                  
 　6. 6. 1　Linux使用的緩存                  
 　6. 6. 2　緩沖區(qū)高速緩存                  
 　6. 6. 3　翻譯后援存儲器(TBL)                  
 　6. 6. 4　刷新機(jī)制                  
 　6. 7　進(jìn)程的創(chuàng)建和執(zhí)行                  
 　6. 7. 1　進(jìn)程的創(chuàng)建                  
 　6. 7. 2　程序執(zhí)行                  
 　6. 7. 3　執(zhí)行函數(shù)                  
 　6. 8　內(nèi)存共享機(jī)制                  
 　6. 9　內(nèi)存初始化                  
 　6. 9. 1. 內(nèi)存初始化過程                  
 　6. 9. 2　進(jìn)入用戶模式                  
 第七章　進(jìn)程間通信                  
 　7. 1　管道                  
 　7. 1. 1　Linux管道的實(shí)現(xiàn)機(jī)制                  
 　7. 1. 2　管道的應(yīng)用                  
 　7. 1. 3　命名管道(FIFO)                  
 　7. 2　System　V的IPC機(jī)制                  
 　7. 2. 1　信號量                  
 　7. 2. 2　消息隊(duì)列                  
 　7. 2. 3　共享內(nèi)存                  
 　7. 3　信號(signal)                  
 　7. 3. 1　信號的引入                  
 　7. 3. 2　信號掩碼                  
 　7. 3. 3　系統(tǒng)調(diào)用                  
 　7. 3. 4　典型系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)                  
 　7. 3. 5　進(jìn)程與信號的關(guān)系                  
 　7. 3. 6　信號舉例                  
 第八章　虛擬文件系統(tǒng)                  
 　8. 1　概述                  
 　8. 2　VFS中的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　8. 2. 1　VFS的超級塊                  
 　8. 2. 2　VFS的索引節(jié)點(diǎn)                  
 　8. 2. 3　與進(jìn)程聯(lián)系的三個(gè)結(jié)構(gòu)                  
 　8. 2. 4　有關(guān)操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　8. 3　高速緩存                  
 　8. 3. 1　塊高速緩存                  
 　8. 3. 2　索引節(jié)點(diǎn)高速緩存                  
 　8. 3. 3　目錄高速緩存                  
 　8. 4　文件系統(tǒng)的注冊. 安裝與卸載                  
 　8. 4. 1　文件系統(tǒng)的注冊                  
 　8. 4. 2　文件系統(tǒng)的安裝                  
 　8. 4. 3　文件系統(tǒng)的卸載                  
 　8. 5　限額機(jī)制                  
 　8. 6　文件系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用                  
 　8. 6. 1　open系統(tǒng)調(diào)用                  
 　8. 6. 2　read系統(tǒng)調(diào)用                  
 　8. 6. 3　fcntl系統(tǒng)調(diào)用                  
 第九章　EXT2文件系統(tǒng)                  
 　9. 1　基本概念                  
 　9. 2　EXT2的磁盤布局和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　9. 2. 1　EXT2的磁盤布局                  
 　9. 2. 2　EXT2的超級塊                  
 　9. 2. 3　EXT2的索引節(jié)點(diǎn)                  
 　9. 2. 4　組描述符                  
 　9. 2. 5　位圖                  
 　9. 2. 6　索引節(jié)點(diǎn)表及舉例                  
 　9. 2. 7　EXT2的目錄項(xiàng)及文件的定位                  
 　9. 3　文件的訪問權(quán)限和安全                  
 　9. 4　鏈接文件                  
 　9. 5　錯(cuò)誤處理                  
 　9. 6　分配策略                  
 第十章　模塊機(jī)制                  
 　10. 1　概述                  
 　10. 1. 1　什么是模塊                  
 　10. 1. 2　為什么要使用模塊                  
 　10. 1. 3　Linux內(nèi)核模塊的優(yōu)缺點(diǎn)                  
 　10. 2　實(shí)現(xiàn)機(jī)制                  
 　10. 2. 1　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　10. 2. 2　實(shí)現(xiàn)函數(shù)的分析                  
 　10. 2. 3　模塊的裝入                  
 　10. 3　卸載(unload)一個(gè)模塊                  
 　10. 4　編寫內(nèi)核模塊                  
 　10. 4. 1　內(nèi)核的復(fù)制函數(shù)                  
 　10. 4. 2　內(nèi)核版本2. 0. 35與2. 2. 3之間的變化                  
 　10. 4. 3　簡單內(nèi)核模塊的編寫                  
 　10. 4. 4　內(nèi)核模塊的Makefiles文件                  
 　10. 4. 5　內(nèi)核模塊的多個(gè)文件                  
 　10. 5　系統(tǒng)調(diào)用                  
 　10. 6　模塊實(shí)用程序                  
 第十一章　設(shè)備驅(qū)動程序                  
 　11. 1　Linux的設(shè)備管理                  
 　11. 1. 1　I/O軟件                  
 　11. 1. 2　設(shè)備驅(qū)動程序                  
 　11. 1. 3　Linux驅(qū)動程序的幾個(gè)通用函數(shù)                  
 　11. 2　中斷                  
 　11. 2. 1　硬件對中斷的支持                  
 　11. 2. 2　Linux對中斷的管理                  
 　11. 2. 3　Linux對中斷的處理                  
 　11. 3　塊設(shè)備驅(qū)動程序                  
 　11. 3. l　塊設(shè)備驅(qū)動程序的登記                  
 　11. 3. 2　塊設(shè)備基于緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)交換                  
 　11. 3. 3　塊設(shè)備驅(qū)動程序的幾個(gè)函數(shù)                  
 　11. 3. 4　RAM盤驅(qū)動程序的實(shí)現(xiàn)                  
 　11. 3. 5　硬盤驅(qū)動程序的實(shí)現(xiàn)                  
 　11. 4　字符設(shè)備驅(qū)動程序                  
 　11. 4. 1　字符設(shè)備的注冊                  
 　11. 4. 2　工作內(nèi)存                  
 　11. 4. 3　基本入口點(diǎn)                  
 　11. 4. 4　一個(gè)字符設(shè)備驅(qū)動程序的實(shí)例                  
 　11. 4. 5　驅(qū)動程序的編譯與裝載                  
 第十二章　Linux系統(tǒng)調(diào)用機(jī)制                  
 　12. 1　基本原理                  
 　12. 2　系統(tǒng)調(diào)用的初始化                  
 　12. 3　Linux系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行                  
 　12. 4　增加新的系統(tǒng)調(diào)用                  
 　12. 4. 1　編寫一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用                  
 　12. 4. 2　連接新的系統(tǒng)調(diào)用                  
 　12. 4. 3　使用新的系統(tǒng)調(diào)用                  
 第十三章　網(wǎng)絡(luò)                  
 　13. 1　概述                  
 　13. 2　網(wǎng)絡(luò)協(xié)議                  
 　13. 2. 1　網(wǎng)絡(luò)參考模型                  
 　13. 2. 2　TCP/IP協(xié)議工作原理及數(shù)據(jù)流                  
 　13. 2. 3　Internet協(xié)議                  
 　13. 2. 4　TCP協(xié)議                  
 　13. 3　套接字(socket)                  
 　13. 3. 1　套接字在網(wǎng)絡(luò)中的地位和作用                  
 　13. 3. 2　套接字接口的種類                  
 　13. 3. 3　套接字的工作原理                  
 　13. 3. 4　socket的通信過程                  
 　13. 3. 5　和套接字相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　13. 3. 6　socket為用戶提供的系統(tǒng)調(diào)用                  
 　13. 4　套接字緩沖區(qū)(sk_buff)                  
 　13. 4. 1　套接字緩沖區(qū)的特點(diǎn)                  
 　13. 4. 2　套接字緩沖區(qū)操作基本原理                  
 　13. 4. 3　sk_buff數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的核心內(nèi)容                  
 　13. 4. 4　套接字緩沖區(qū)提供的函數(shù)                  
 　13. 4. 5　套接字緩沖區(qū)的上層支持例程                  
 　13. 4. 6　sk_buff數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)                  
 　13. 5　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口                  
 　13. 5. 1　基本結(jié)構(gòu)                  
 　13. 5. 2　命名規(guī)則                  
 　13. 5. 3　設(shè)備注冊                  
 　13. 5. 4　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)