LInux核心分析及編程

《LInux核心分析及編程》是電子工業出版社出版的圖書，作者是倪繼利 。

基本介紹

• 書名：LInux核心分析及編程
• 作者：倪繼利 
• ISBN：9787121015182
• 出版社：電子工業出版社I

基本信息

作　者：倪繼利 著 叢 書 名：出 版 社：電子工業出版社ISBN：9787121015182 出版時間：2005-09-01 版　次：1 頁　數：822 裝　幀：平裝 開　本：16開 所屬分類：圖書 > 計算機與網際網路 > 程式語言與程式設計

內容簡介

本書作者在整理自己多年研發筆記的基礎上，以精心挑選的典型開發實例，向讀者詳細講述了Linux核心原始碼的各部分結構、原理及組成框架，主要分析了Linux最新版本（2.6.11）的核心原始碼，幫助讀者深入理解Linux核心，精通Linux核心編程。全書分為20章，內容包括進程管理、進程間通信、記憶體管理、檔案系統、I/O接口及資源管理、核心的編譯及調試原理、網路通信、核心安全、USB驅動程式等。

對於想了解Linux開發，以及從事Linux核心編程的開發人員來說，本書是一本集大成之作，它既有講解透徹的原理，也有詳細實用的示例，更有作者多年從事實際開發工作的心得。本書主要針對從事Linux核心編程的中高級讀者及軟體工程師，也很合適作為大學教材和參考書。

目錄

第1章數據類型及鍊表1

1.1數據類型所占空間1

1.2有關移植性的其他問題3

1.2.1時間間隔3

1.2.2頁面大小3

1.2.3位元組存儲順序3

1.2.4數據對齊4

1.3核心通用鍊表4

1.3.1hlist哈希鍊表7

1.3.2RCU操作保護的鍊表8

1.4AT&T的彙編格式9

1.5核心中的時間延遲11

第2章進程及進程調度13

2.1進程結構13

2.2進程創建24

2.2.1對象快取的分配24

2.2.2系統調用sys_fork25

2.3核心執行緒26

2.4工作佇列27

2.4.1工作佇列的結構及宏定義28

2.4.2工作佇列的建立29

2.5進程調度33

2.5.1runqueue結構34

2.5.2進程調度初始化36

2.5.3負載平衡的啟動38

2.5.4負載平衡的方法42

2.5.5函式schedule分析46

2.5.6調度器的實時性能51

2.6Linux核心搶占51

第3章核心同步機制55

3.1核心中的互斥機制55

3.1.1自旋鎖55

3.1.2原子操作59

3.1.3信號量60

3.2RCU64

3.2.1RCU原理介紹64

3.2.2RCU套用實例66

3.2.3RCU相關數據結構67

3.2.4核心RCU機制的建立68

3.2.5RCU回調處理73

3.3核心與用戶空間的通信機制74

3.3.1熱插拔操作74

3.3.2核心發訊息到用戶空間通信機制75

3.3.3核心空間調用用戶空間程式78

第4章記憶體管理81

4.1記憶體地址類型和記憶體保護82

4.1.1地址類型82

4.1.2記憶體保護83

4.280386的段頁式管理機制84

4.2.1描述符及分段84

4.2.2物理記憶體分頁機制85

4.3IA-64Linux地址空間劃分86

4.4進程的記憶體組織88

4.4.1記憶體管理的數據結構88

4.4.2VMA在/proc檔案系統中的顯示90

4.5虛擬記憶體管理91

4.5.1大容量對象快取91

4.5.2記憶體映射94

4.5.3物理記憶體的反向映射110

4.5.4虛擬記憶體的加鎖和保護113

4.6物理記憶體管理114

4.6.1物理記憶體的結構114

4.6.2物理頁點陣圖116

4.6.3物理記憶體的初始化過程117

4.6.4物理頁面的分配和回收121

4.6.5快取及slab125

4.6.6快取分配的套用129

4.6.7分配快取函式的分析129

4.6.8交換空間135

4.6.9請頁機制137

4.6.10守護進程kswapd139

4.6.11記憶體管理相關的高速快取144

4.6.12記憶體緩衝池144

4.6.13大塊記憶體頁147

第5章虛擬檔案系統149

5.1VFS的超級塊.dentry和節點結構150

5.2與進程聯繫的檔案系統相關結構153

5.3系統有關操作函式集的結構155

5.3.1super_operations155

5.3.2inode_operations156

5.3.3file_operations156

5.3.4dquot_operations157

5.4檔案系統的建立過程157

5.5檔案系統的註冊.安裝與卸載159

5.5.1檔案系統的註冊159

5.5.2檔案系統的安裝與卸載160

5.6檔案系統的系統調用過程160

5.6.1系統調用open161

5.6.2read系統調用170

5.7檔案系統的各種快取172

5.7.1塊快取buffer172

5.7.2inode快取182

5.7.3目錄條目dentry快取185

5.8快取同步操作——sys_sync系統調用189

5.8.1多個節點同步回寫操作函式

5.8.1sync_inodes189

5.8.2單個節點同步回寫操作函式sync_inodes_sb190

5.8.3節點地址空間數據回寫操作函式194

5.8.4塊設備節點映射的數據同步回寫

5.8.4函式sync_blockdev200

5.9pdflush執行緒池203

5.9.1pdflush執行緒池的實現203

5.9.2pdflush執行緒使用實例

5.9.2——wakeup_bdflush206

5.10限額機制207

第6章EXT2檔案系統208

6.1EXT2檔案系統的幾個數據結構210

6.1.1EXT2超級塊210

6.1.2EXT2超級塊信息結構211

6.1.3超級塊的操作函式結構212

6.1.4EXT2的索引節點inode212

6.1.5EXT2檔案系統的節點信息結構214

6.1.6節點操作函式結構215

6.1.7檔案操作函式結構215

6.1.8EXT2檔案系統的組描述符215

6.2EXT2檔案系統建立過程215

6.3ext2_read_inode函式分析220

6.4ext2_write_inode函式分析221

6.5檔案的讀寫223

6.6檔案擴展時的數據塊分配策略228

6.7EXT2的目錄項及檔案的定位234

6.8連結檔案237

第7章其他檔案系統238

7.1ramfs記憶體檔案系統238

7.1.1ramfs檔案系統模組初始化238

7.1.2ramfs檔案系統操作函式集240

7.1.3檔案讀寫操作240

7.1.4目錄及節點操作函式集241

7.2/proc檔案系統242

7.2.1/proc檔案系統在調試中的作用243

7.2.2/proc檔案系統實現分析245

7.2.3在/proc中讀寫設備信息示例250

7.3VFAT檔案系統255

7.3.1FAT檔案系統的組成255

7.3.2引導記錄區DBR及定義256

7.3.3FAT檔案系統結構定義260

7.3.4VFAT檔案系統的註冊超級塊261

7.3.5超級塊操作函式集的實現264

7.3.6目錄操作函式集265

7.4Devfs檔案系統270

7.5sysfs檔案系統275

7.5.1核心對象相關結構276

7.5.2sysfs檔案系統的建立過程277

7.5.3sysfs提供給對象模型的調用函式278

7.5.4sysfs建立bus子系統280

7.5.5bus子系統的接口函式282

7.5.6在sysfs中建立pci目錄示例283

第8章I/O連線埠資源管理288

8.1I/O資源的描述288

8.1.1記憶體屏障289

8.1.2資源管理函式290

8.2中斷處理295

8.2.1硬體提供的中斷機制295

8.2.2Linux的中斷處理297

8.2.3中斷向量的設定和相關數據的

8.2.3初始化298

8.2.4中斷處理全過程299

8.2.5tasklet機制303

8.2.6中斷處理在/proc檔案系統中的報告311

8.2.7並口中斷處理程式示例311

8.3DMA315

8.3.1DMA控制器硬體結構315

8.3.2DMA通道使用的地址316

8.3.3DMA操作函式317

8.3.4DMA映射318

8.3.5DMA池321

8.3.6一個簡單的使用DMA例子324

8.4電源管理325

8.4.1ACPI規範介紹326

8.4.2ACPI的一些基本概念328

8.4.3ACPI的運行329

8.4.4ACPI驅動程式分析332

8.4.5pci的ACPI電源管理的實現337

8.4.6APM電源管理模式341

第9章模組機制348

9.1簡單模組示例348

9.2核心空間和用戶空間349

9.2.1處理器保護級349

9.2.2用戶空間和核心空間許可權350

9.2.3用戶空間和核心空間範圍及函式

9.2.3參數傳遞350

9.2.4核心態和用戶態之間數據傳遞352

9.3模組的使用過程353

9.4實現機制354

9.4.1模組在/proc檔案系統中的顯示354

9.4.2模組結構354

9.4.3模組數據宏操作356

9.4.4實現函式的分析359

9.5modutils介紹369

第10章設備驅動程式371

10.1設備檔案及設備訪問方式372

10.1.1輪詢與中斷372

10.1.2直接記憶體訪問（DMA）372

10.1.3設備驅動使用記憶體372

10.1.4設備檔案及接口372

10.2設備驅動程式模型374

10.2.1驅動模型中的描述結構374

10.2.2驅動程式向新的模型上遷移383

10.2.3即插即用386

10.2.4檔案系統中與設備驅動相關

10.2.4的結構389

10.3字元設備操作過程390

10.4塊設備偽檔案系統393

10.4.1塊設備檔案系統初始化393

10.4.2檔案操作函式集394

10.5通用硬碟GENHD398

10.6通用塊層403

10.6.1bio相關結構404

10.6.2bio_vec池405

10.6.3碎片鍊表406

10.6.4請求及請求佇列結構407

10.6.5通用的命令標誌請求410

10.6.6I/O調度器411

10.7塊設備的讀寫請求佇列及提交過程415

10.7.1初始化塊設備的請求佇列415

10.7.2塊設備讀寫請求的傳遞過程417

10.8IOCTL設備控制操作423

10.9編寫設備驅動程式的基本步驟425

10.9.1如何添加一個字元設備425

10.9.2如何添加一個塊設備425

第11章FLASH快閃記憶體及SD/MMC卡設備

第11章驅動程式427

11.1MTD記憶體技術設備427

11.1.1MTD記憶體技術設備層次結構428

11.1.2設備層和原始設備層的函式

11.1.2調用關係430

11.1.3MTD相關結構430

11.1.4MTD塊設備初始化432

11.1.5MTD塊設備的讀寫操作439

11.1.6MTD核心初始化442

11.1.7MTD字元設備443

11.1.8具體flash晶片的探測及映射444

11.1.9驅動程式實例分析447

11.2SD/MMC卡塊設備驅動程式449

11.2.1MMC抽象設備層相關結構449

11.2.2MC抽象設備層MMC塊設備

11.2.2驅動程式453

11.2.3具體MMC控制器驅動程式示例462

第12章Linux系統初始化468

12.1BootLoader468

12.1.1PC的BootLoader468

12.1.2嵌入式系統BootLoader473

12.2Linux核心啟動過程478

第13章系統調用481

13.1設定0x80號中斷481

13.2系統調用現場保護482

13.3Linux系統調用的流程484

13.3.1系統調用過程484

13.3.2中斷INT0x80入口處理484

第14章Linux網路系統分層結構488

14.1Linux網路系統分層結構488

14.2數據包結構489

14.2.1msghdr結構489

14.2.2socket結構490

14.2.3sk_buff結構及管理490

14.2.4sock結構495

14.3sockfs檔案系統497

14.4利用socket通信499

14.4.1socket層500

14.4.2IP層收發數據包函式506

14.4.3網路核心層513

14.5網卡驅動程式525

14.5.1NAPI525

14.5.28139CP網卡驅動程式526

14.6netlink533

14.6.1核心netlink調用函式535

14.6.2示例536

第15章執行檔案的運行過程544

15.1動態連結與靜態連結544

15.2位置無關代碼（PIC）的彙編

15.2語言編程548

15.3執行檔格式550

15.3.1a.out檔案格式分析550

15.3.2COFF檔案格式分析551

15.3.3ELF檔案格式分析552

15.3.4符號的重定位557

15.3.5ELF檔案載入過程558

15.4執行檔載入代碼分析559

第16章進程間通信567

16.1管道567

16.2訊息佇列575

16.2.1訊息佇列結構575

16.2.2訊息佇列檔案系統576

16.2.3訊息佇列系統調用函式579

16.3共享記憶體585

16.3.1共享記憶體相關結構586

16.3.2tmpfs檔案系統587

16.3.3共享記憶體系統調用593

16.4信號599

16.4.1信號相關的結構600

16.4.2設定信號回響601

16.4.3信號分發603

16.4.4信號回響607

16.5用戶空間信號量操作610

16.5.1信號量相關結構610

16.5.2系統調用函式的實現611

第17章Linux的安全策略618

17.1Linux常用安全技術618

17.1.1PAM機制618

17.1.2入侵檢測系統618

17.1.3加密檔案系統619

17.1.4安全審計620

17.1.5基於ACL的自主訪問控制620

17.1.6強制訪問控制621

17.1.7防火牆621

17.2Linux能力機制621

17.3Flask安全體系結構概述622

17.4SELinux安全策略配置語言624

17.4.1基本概念625

17.4.2Linux與SELinux在安全管理

17.4.2上的區別626

17.4.3安全模型626

17.4.4策略語言及配置樣例626

17.5SELinux的內部結構634

17.6SELinux的實現636

17.6.1任務的安全管理637

17.6.2AVC分析640

17.6.3security_compute_av函式644

17.7策略庫的結構647

17.7.1sidtab結構648

17.7.2symtab結構649

17.7.3avtab結構649

17.7.4class_datum結構649

17.7.5role_datum結構650

17.7.6user_datum結構651

17.7.7role_tran結構651

17.7.8cond_node結構652

17.8安全審計的管理653

17.9sel_fs檔案系統654

17.10防火牆660

17.10.1Netfilter框架661

17.10.2iptables管理工具662

17.10.3Netfilter例子663

第18章核心配置與編譯664

18.1配置檔案的生成664

18.2配置語言665

18.3主Makefile分析667

18.3.1主Makefile中的分析667

18.3.2嵌入式核心的交叉編譯671

18.4Rule.make及子目錄編譯673

18.4.1編譯選項變化引起增量編譯673

18.4.2子目錄的編譯673

18.4.3Rule.make分析674

18.4.4驅動程式配置示例680

第19章Linux核心調試683

19.1strace命令683

19.2oops訊息分析683

19.3調試工具684

19.4printk列印調試688

19.4.1printk688

19.4.2如何記錄訊息689

19.4.3sys_syslog系統調用690

19.4.4printk函式分析692

19.4.5控制台694

19.4.6tty代碼分析695

19.4.7tty_register_ldisc函式701

19.5ptrace調試跟蹤702

19.5.1調試暫存器702

19.5.2TSS中的調度陷阱704

19.5.3INT3704

19.5.4程式的單步執行705

19.5.5ptrace系統調用705

19.5.6系統調用跟蹤710

19.5.7調試陷阱處理711

19.5.8調試器運行方法712

第20章USB匯流排驅動程式715

20.1USB的拓樸結構715

20.2USB2.0協定717

20.2.1包標誌符及傳輸控制概述717

20.2.2匯流排枚舉718

20.2.3USB設備請求719

20.2.4描述符719

20.2.5OTG規範720

20.3USB匯流排驅動程式結構722

20.3.1USB主機驅動程式的體系722

20.3.2USB驅動程式的編寫723

20.3.3設備結構間的關係725

20.4USB驅動程式初始化727

20.5usbfs檔案系統729

20.5.1usbfs檔案系統初始化729

20.5.2usbfs檔案操作731

20.6USB請求塊（URB）732

20.6.1URB結構732

20.6.2URB的操作733

20.7同步訊息處理735

20.7.1同步請求完成模型736

20.7.2控制與查詢737

20.8用主機控制器驅動層（HCD層）737

20.8.1USB匯流排的註冊與註銷738

20.8.2HCD操作函式739

20.8.3註冊根集線器741

20.9集線器Hub741

20.9.1Hub初始化742

20.9.2Hub設備的各種事件處理744

20.9.3ehci-hcd控制器752

20.10USB大存儲設備758

20.10.1Bulk-Only傳輸協定759

20.10.2SCSI體系結構模型及命令描述塊761

20.10.3大存儲類主機驅動程式765

20.11USB從設備驅動程式（Gadget）779

20.11.1Gadget相關結構781

20.11.2GadgetAPI783

20.11.3pxa2xx控制器786

20.11.4gadgetfs檔案系統794

20.11.5大存儲設備驅動程式804

附錄ALinux系統調用819

主要參考文獻823