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第1章 概述1

1.1 Linux的内存管理机制1

1.2 Linux的基本组成3

1.2.1 进程3

1.2.2 进程间通信4

1.2.3 内存管理4

1.2.4 设备驱动5

1.2.5 中断6

1.2.6 时钟6

1.2.7 文件系统6

1.2.8 内核模块7

1.3 本章小结7

第2章 Linx内核启动8

2.1 BOIS启动阶段8

2.2 实模式setup阶段9

2.3 保护模式startup_32阶段14

2.4 内核启动start_kernel17

2.5 本章小结39

第3章 进程40

3.1 进程的表示40

3.1.1 进程描述符40

3.1.2 命名空间47

3.1.3 进程标识52

3.2 进程关系63

3.3 进程的复制64

3.3.1 写时复制64

3.3.2 执行系统调用65

3.4 新进程启动94

3.5 进程的切换103

3.6 进程的退出106

3.7 本章小结118

第4章 进程地址空间119

4.1 进程虚拟地址空间119

4.1.1 进程地址空间的布局120

4.1.2 进程地址空间布局的创建123

4.2 线性区125

4.2.1 虚拟内存区域的表示127

4.2.2 虚拟内存区域的操作131

4.2.3 缺页的异常处理150

4.2.4 堆的管理157

4.3 本章小结159

第5章 进程的调度160

5.1 数据结构160

5.1.1 调度器类162

5.1.2 就绪队列164

5.1.3 调度实体166

5.2 进程优先级168

5.2.1 优先级内核表示168

5.2.2 优先级的计算171

5.2.3 计算负荷权重173

5.2.4 核心调度器175

5.3 CFS调度器176

5.3.1 CFS调度器对象176

5.3.2 CFS调度器的管理结构177

5.3.3 CFS调度器操作178

5.3.4 CFS队列操作182

5.3.5 周期性调度器186

5.3.6 进程加入就绪队列189

5.3.7 选择下一个进程192

5.3.8 唤醒进程195

5.3.9 新进程处理202

5.4 实时调度类204

5.4.1 实时进程的数据结构204

5.4.2 实时调度器操作205

5.5 本章小结207

第6章 内存管理208

6.1 内存管理的框架208

6.1.1 非一致内存访问（NUMA）208

6.1.2 内存管理区210

6.1.3 物理内存地址空间214

6.2 内存管理初始化216

6.2.1 建立数据结构216

6.2.2 启动过程内存管理的初始化222

6.2.3 页表的初始化230

6.2.4 内存管理结构的初始化233

6.3 伙伴算法242

6.3.1 伙伴算法初始化与释放243

6.3.2 内存分配API248

6.3.3 内核中不连续页的分配254

6.3.4 内核映射259

6.4 slab分配器264

6.4.1 slab分配器的原理264

6.4.2 slab分配器的实现265

6.4.3 通用对象282

6.5 slub分配器284

6.5.1 slub分配器的原理284

6.5.2 slub分配器的初始化287

6.5.3 slub内存的分配289

6.5.4 slub内存的释放295

6.6 本章小结297

第7章 进程间通信298

7.1 管道298

7.1.1 管道相关的数据结构298

7.1.2 管道的创建300

7.1.3 管道的撤销306

7.1.4 向管道写入数据307

7.1.5 从管道读取数据311

7.2 FIFO314

7.3 System V IPC317

7.3.1 IPC信号量317

7.3.2 消息队列321

7.3.3 共享内存323

7.4 信号324

7.4.1 信号发送327

7.4.2 信号传递与捕获338

7.5 本章小结346

第8章 系统调用347

8.1 系统调用简介347

8.2 系统调用的实现347

8.3 系统调用的参数传递363

8.4 异常表364

8.5 本章小结367

第9章 内核同步368

9.1 原子操作368

9.2 自旋锁370

9.3 读／写自旋锁372

9.4 信号量372

9.5 RCU机制374

9.6 屏障377

9.7 互斥量378

9.8 本章小结379

第10章 设备驱动程序380

10.1 I/O体系结构380

10.2 设备文件381

10.2.1 字符设备、块设备和其他设备381

10.2.2 主、从设备号的表示383

10.3 字符设备注册383

10.3.1 数据结构383

10.3.2 字符设备的注册过程385

10.4 与文件系统关联389

10.4.1 inode中的设备文件成员389

10.4.2 标准文件操作390

10.5 字符设备操作391

10.5.1 字符设备的表示391

10.5.2 打开设备文件392

10.6 块设备操作394

10.6.1 块设备的处理394

10.6.2 块设备的表示397

10.6.3 向系统添加硬盘和分区404

10.6.4 请求结构407

10.6.5 BIO409

10.6.6 提交请求411

10.6.7 I/O调度415

10.7 资源分配416

10.7.1 资源管理416

10.7.2 I/O内存418

10.8 总线系统419

10.8.1 通用驱动程序模型419

10.8.2 PCI总线432

10.8.3 USB总线438

10.9 本章小结446

第11章 中断447

11.1 中断处理与中断描述符447

11.2 中断的初始化450

11.3 中断请求队列的初始化460

11.4 中断的处理464

11.5 中断与异常的返回475

11.6 软中断477

11.7 tasklet483

11.8 工作队列487

11.9 本章小结492

第12章 时钟493

12.1 低分辨率定时器493

12.1.1 数据结构494

12.1.2 动态定时器495

12.2 通用时钟框架501

12.2.1 clocksource概述502

12.2.2 clocksource操作505

12.2.3 tickless机制507

12.3 高分辨率定时器520

12.3.1 高分辨率定时器管理结构521

12.3.2 高分辨率定时器的初始化525

12.3.3 高分辨率定时器操作529

12.3.4 高分辨率定时器的实现535

12.3.5 动态时钟541

12.4 时钟中断处理552

12.5 软件定时器560

12.5.1 软件定时器的初始化560

12.5.2 软件定时器的注册与处理562

12.6 本章小结563

第13章 文件系统564

13.1 虚拟文件系统管理564

13.2 通用文件模型565

13.2.1 VFS的超级块对象565

13.2.2 VFS的inode结构570

13.2.3 VFS的文件对象575

13.2.4 VFS的目录对象578

13.2.5 与进程相关的文件579

13.3 文件的类型581

13.3.1 磁盘文件581

13.3.2 网络文件581

13.3.3 特殊文件581

13.4 虚拟文件系统处理581

13.4.1 文件系统类型注册581

13.4.2 文件系统的挂载584

13.4.3 文件系统的卸载606

13.4.4 路径定位609

13.4.5 文件的打开与关闭630

13.4.6 文件的读／写648

13.5 proc文件系统669

13.5.1 数据结构669

13.5.2 proc文件系统的初始化672

13.5.3 安装proc文件系统673

13.5.4 proc数据项管理679

13.6 sysfs文件系统701

13.6.1 数据结构701

13.6.2 安装sysfs文件系统703

13.6.3 文件与目录的操作706

13.7 本章小结714

第14章 ext文件系统715

14.1 简介715

14.2 ext2文件系统的物理结构716

14.3 ext2文件系统的数据结构717

14.3.1 超级块717

14.3.2 组描述符720

14.3.3 索引节点表720

14.3.4 目录和文件723

14.3.5 ext2文件系统内存中的结构724

14.4 ext2文件系统操作726

14.5 ext2磁盘空间管理758

14.5.1 创建索引节点inode759

14.5.2 删除索引节点inode766

14.5.3 释放数据块770

14.6 ext3文件系统772

14.7 本章小结774

第15章 内核模块775

15.1 模块的实现775

15.1.1 模块的表示776

15.1.2 模块的依赖关系780

15.2 模块的添加与移除781

15.3 模块的自动加载793

15.4 本章小结795