[正版]奔跑吧 Linux内核 入门篇 Linux就该这么学 Linux操作系统内核入门教程 Linux内核编译和调试性

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A8

书名: 奔跑吧 Linux内核 入门篇

作者: 张天飞

定价: 89.00元

ISBN编号: 9787115502261

出版社名称: 人民邮电出版社

本书是一本介绍Linux内核实践的入门书，基于Linux 4.0内核，重点讲解Linux内核的理论和实验。本书分为12章，包括Linux系统入门、Linux内核基础知识、内核编译和调试、内核模块、简单的字符设备驱动、系统调用、内存管理、进程管理、同步管理、中断管理、调试和性能优化，以及如何参与开源社区等内容。此外，本书还介绍了Linux内核社区常用的开发工具和理论，如Vim 8和git工具等。书中包括70多个实验，帮助读者深入理解Linux内核。

1章 Linux系统入门 1 
 1.1 Linux的发展历史 1 
 1.2 Linux发行版 2 
 1.2.1 Red Hat Linux 2 
 1.2.2 Debian Linux 3 
 1.2.3 SuSE Linux 4 
 1.2.4 优麒麟Linux 4 
 1.3 Linux内核 5 
 1.3.1 宏内核和微内核 5 
 1.3.2 Linux内核概貌 6 
 1.4 如何学习Linux内核 9 
 1.5 Linux内核实验入门 10 
 1.5.1 实验1：在虚拟机中安装 
 优麒麟Linux 18.04系统 10 
 1.5.2 实验2：给优麒麟Linux系统 
 更换“心脏” 14 
 1.5.3 实验3：使用定制的内核 
 runninglinuxkernel 15 
 1.5.4 实验4：如何编译和运行一个 
 ARM Linux内核 19 
  2章 Linux内核基础知识 22 
 2.1 Linux常用的编译工具 22 
 2.1.1 GCC工具 22 
 2.1.2 ARM GCC 23 
 2.1.3 GCC编译 24 
 2.2 Linux内核中常用的C语言技巧 25 
 2.3 Linux内核中常用的数据结构和 
 算法 31 
 2.3.1 链表 31 
 2.3.2 红黑树 34 
 2.3.3 无锁环形缓冲区 36 
 2.4 Vim工具的使用 38 
 2.4.1 Vim 8介绍 38 
 2.4.2 Vim的基本模式 38 
 2.4.3 Vim中3种模式的切换 39 
 2.4.4 Vim光标的移动 40 
 2.4.5 删除、复制和粘贴 41 
 2.4.6 查找和替换 41 
 2.4.7 文件相关 41 
 2.5 git工具的使用 42 
 2.5.1 安装git 43 
 2.5.2 git基本操作 43 
 2.5.3 分支管理 46 
 2.6 实验 48 
 2.6.1 实验1：GCC编译 48 
 2.6.2 实验2：内核链表 51 
 2.6.3 实验3：红黑树 52 
 2.6.4 实验4：使用Vim工具 52 
 2.6.5 实验5：把Vim打造成一个 
 强大的IDE编辑工具 52 
 2.6.6 实验6：建立一个git本地 
 仓库 60 
 2.6.7 实验7：解决合并分支 
 冲突 62 
 2.6.8 实验8：利用git来管理Linux 
 内核开发 65 
 2.6.9 实验9：利用git来管理项目 
 代码 67 
 3章 内核编译和调试 73 
 3.1 内核配置 73 
 3.1.1 内核配置工具 73 
 3.1.2 .config文件 74 
 3.2 实验1：通过QEMU调试ARM Linux 
 内核 76 
 3.3 实验2：通过QEMU调试ARMv8的 
 Linux内核 78 
 3.4 实验3：通过Eclipse+QEMU单步调 
 试内核 81 
 3.5 实验4：在QEMU中添加文件系统的 
 支持 85 
 4章 内核模块 86 
 4.1 从一个内核模块开始 86 
 4.2 模块参数 90 
 4.3 符号共享 92 
 4.4 实验 93 
 4.4.1 实验1：编写一个简单的内核 
 模块 93 
 4.4.2 实验2：向内核模块传递 
 参数 95 
 4.4.3 实验3：在模块之间导出 
 符号 95 
 5章 简单的字符设备驱动 96 
 5.1 实验1：从一个简单的字符设备 
 开始 97 
 5.2 字符设备驱动详解 102 
 5.2.1 字符设备驱动的抽象 102 
 5.2.2 设备号的管理 104 
 5.2.3 设备节点 104 
 5.2.4 字符设备操作方法集 105 
 5.3 实验2：使用misc机制来创建 
 设备 107 
 5.4 一个简单的虚拟设备 109 
 5.4.1 实验3：为虚拟设备编写 
 驱动 109 
 5.4.2 实验4：使用KFIFO改进 
 设备驱动 112 
 5.5 阻塞I/O和非阻塞I/O 115 
 5.5.1 实验5：把虚拟设备驱动改成 
 非阻塞模式 115 
 5.5.2 实验6：把虚拟设备驱动改成 
 阻塞模式 118 
 5.6 I/O多路复用 122 
 5.6.1 Linux的I/O多路复用 122 
 5.6.2 实验7：向虚拟设备中添加 
 I/O多路复用支持 123 
 5.7 实验8：为什么不能唤醒读写 
 进程 128 
 5.8 实验9：向虚拟设备中添加异步 
 通知 129 
 5.9 本章小结 133 
 6章 系统调用 134 
 6.1 系统调用概念 134 
 6.1.1 系统调用和POSIX标准 135 
 6.1.2 系统调用表 135 
 6.1.3 用程序访问系统调用 136 
 6.1.4 新增系统调用 137 
 6.2 实验 137 
 6.2.1 实验1：在ARM32机器上 
 新增一个系统调用 137 
 6.2.2 实验2：在优麒麟Linux机器 
 上新增一个系统调用 138 
7章 内存管理 139 
 7.1 从硬件角度看内存管理 139 
 7.1.1 内存管理的“远古 
 时代” 139 
 7.1.2 分段机制 141 
 7.1.3 分页机制 142 
 7.1.4 虚拟地址到物理地址的 
 转换 143 
 7.2 从软件角度看内存管理 144 
 7.2.1 free命令 144 
 7.2.2 从应用编程角度看 
 内存管理 145 
 7.2.3 从内存布局图角度看内存 
 管理 146 
 7.2.4 从进程角度看内存管理 150 
 7.3 物理内存管理 154 
 7.3.1 物理页面 155 
 7.3.2 内存管理区 159 
 7.3.3 分配和释放页面 162 
 7.3.4 分配小块内存 170 
 7.4 虚拟内存管理 177 
 7.4.1 进程地址空间 177 
 7.4.2 内存描述符mm_struct 178 
 7.4.3 VMA管理 180 
 7.4.4 malloc分配函数 183 
 7.4.5 mmap 185 
 7.5 缺页异常 188 
 7.5.1 do_page_fault函数 189 
 7.5.2 匿名页面缺页异常 190 
 7.5.3 文件映射缺页中断 190 
 7.5.4 写时复制缺页异常 191 
 7.5.5 缺页异常小结 192 
 7.6 内存短缺 193 
 7.6.1 页面回收算法 193 
 7.6.2 OOM Killer机制 194 
 7.7 内存管理实验 195 
 7.7.1 实验1：查看系统内存 
 信息 195 
 7.7.2 实验2：获取系统的物理 
 内存信息 197 
 7.7.3 实验3：分配内存 199 
 7.7.4 实验4：slab 200 
 7.7.5 实验5：VMA 201 
 7.7.6 实验6：mmap 203 
 7.7.7 实验7：映射用户内存 203 
 7.7.8 实验8：OOM 204 
 8章 进程管理 205 
 8.1 进程 205 
 8.1.1 进程的来由 205 
 8.1.2 进程描述符 207 
 8.1.3 进程的生命周期 209 
 8.1.4 进程标识 212 
 8.1.5 进程间的家族关系 212 
 8.1.6 获取当前进程 214 
 8.2 进程的创建和终止 216 
 8.2.1 写时复制技术 216 
 8.2.2 fork()函数 217 
 8.2.3 vfork()函数 218 
 8.2.4 clone()函数 218 
 8.2.5 内核线程 219 
 8.2.6 do_fork()函数 219 
 8.2.7 终止进程 221 
 8.2.8 僵尸进程和托孤进程 222 
 8.2.9 进程0和进程1 222 
 8.3 进程调度 223 
 8.3.1 进程分类 224 
 8.3.2 进程优先级 224 
 8.3.3 时间片 225 
 8.3.4 经典调度算法 225 
 8.3.5 Linux O(n)调度算法 228 
 8.3.6 Linux O(1)调度算法 228 
 8.3.7 Linux CFS调度算法 228 
 8.3.8 进程切换 233 
 8.3.9 与调度相关的数据结构 239 
 8.4 多核调度 241 
 8.4.1 调度域和调度组 241 
 8.4.2 负载计算 244 
 8.4.3 负载均衡算法 245 
 8.5 实验 246 
 8.5.1 实验1：fork和clone 246 
 8.5.2 实验2：内核线程 247 
 8.5.3 实验3：后台守护进程 247 
 8.5.4 实验4：进程权限 247 
 8.5.5 实验5：设置优先级 247 
 8.5.6 实验6：per-cpu变量 248 
 9章 同步管理 250 
 9.1 原子操作与内存屏障 251 
 9.1.1 原子操作 251 
 9.1.2 内存屏障 253 
 9.2 自旋锁机制 254 
 9.2.1 自旋锁定义 254 
 9.2.2 自旋锁变种 256 
 9.2.3 自旋锁和raw_spin_lock 257 
 9.2.4 自旋锁的改进 257 
 9.3 信号量 258 
 9.4 互斥体 259 
 9.5 读写锁 261 
 9.5.1 读写锁定义 261 
 9.5.2 读写信号量 262 
 9.6 RCU 264 
 9.7 等待队列 267 
 9.7.1 等待队列头 267 
 9.7.2 等待队列节点 268 
 9.8 实验 269 
 9.8.1 实验1：自旋锁 269 
 9.8.2 实验2：互斥锁 269 
 9.8.3 实验3：RCU 269 
  10章 中断管理 270 
 10.1 Linux中断管理机制 270 
 10.1.1 ARM中断控制器 271 
 10.1.2 硬件中断号和Linux中断 
 号的映射 275 
 10.1.3 注册中断 276 
 10.2 软中断和tasklet 278 
 10.2.1 SoftIRQ软中断 279 
 10.2.2 tasklet 280 
 10.2.3 local_bh_disable/local_bh_ 
 enable 281 
 10.2.4 本节小结 282 
 10.3 工作队列机制 282 
 10.3.1 工作队列类型 283 
 10.3.2 使用工作队列 285 
 10.3.3 本节小结 285 
 10.4 实验 286 
 10.4.1 实验1：tasklet 286 
 10.4.2 实验2：工作队列 286 
 10.4.3 实验3：定时器和内核 
 线程 287 
  11章 调试和性能优化 288 
 11.1 printk和动态输出 289 
 11.1.1 printk输出函数 289 
 11.1.2 动态输出 290 
 11.1.3 实验1：printk 292 
 11.1.4 实验2：动态输出 292 
 11.2 proc和debugfs 293 
 11.2.1 proc文件系统 293 
 11.2.2 sys文件系统 295 
 11.2.3 debugfs 296 
 11.2.4 实验3：procfs 297 
 11.2.5 实验4：sysfs 298 
 11.2.6 实验5：debugfs 300 
 11.3 ftrace 301 
 11.3.1 irqs跟踪器 302 
 11.3.2 preemptoff跟踪器 304 
 11.3.3 preemptirqsoff跟踪器 305 
 11.3.4 function跟踪器 306 
 11.3.5 动态ftrace 307 
 11.3.6 事件跟踪 308 
 11.3.7 实验6：使用frace 310 
 11.3.8 实验7：添加一个新的 
 跟踪点 311 
 11.3.9 实验8：使用示踪标志 314 
 11.3.10 实验9：使用kernelshark 
 来分析数据 317 
 11.4 实验10：分析oops错误 319 
 11.5 perf性能分析工具 323 
 11.5.1 实验11：使用perf工具来 
 进行性能分析 328 
 11.5.2 实验12：采集perf数据生成 
 火焰图 329 
 11.6 内存检测 329 
 11.6.1 实验13：使用slub_debug 
 检查内存泄漏 330 
 11.6.2 实验14：使用kmemleak 
 检查内存泄漏 335 
 11.6.3 实验15：使用kasan检查 
 内存泄漏 337 
 11.6.4 实验16：使用valgrind 
 检查内存泄漏 340 
 11.7 实验17：kdump 342 
 11.8 性能和测试 348 
 11.8.1 性能测试概述 348 
 11.8.2 实验18：使用lkp-tests工具 
 进行性能测试 349 
  12章 开源社区 350 
 12.1 什么是开源社区 350 
 12.1.1 开源软件的发展历史 350 
 12.1.2 Linux基金会 351 
 12.1.3 开源协议 351 
 12.1.4 Linux内核社区 353 
 12.1.5 国内开源社区 354 
 12.2 参与开源社区 354 
 12.2.1 参与开源项目的好处 354 
 12.2.2 如何参与开源项目 355 
 12.3 实验1：使用cppcheck检查 
 代码 356 
 12.4 实验2：提交 一个Linux内核 
 补丁 357 
 12.5 实验3：管理和提交多个补丁 
 组成的补丁集 359 
 12.6 实验4：在Gitee中创建一个 
 开源项目 363 
 参考文献 366