Linux內核分析與高級教程

內容概要

　　《21世紀高等學校嵌入式系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃教材·普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材：Linux內核分析與高級教程》主要分析了Linux（2.6.38）版本的內核源代碼，向讀者系統(tǒng)而詳盡地介紹和分析了Linux內核各個子系統(tǒng)的結構、原理及Hadoop分布式文件系統(tǒng)、Linux安全子系統(tǒng)和Linux的網(wǎng)絡安全問題。全書分為14章，內容包括Linux內核簡介、進程管理、進程調度算法、中斷機制、系統(tǒng)調用、內存管理、文件系統(tǒng)、I/O設備管理、內核安全、Hadoop分布式文件系統(tǒng)、Linux安全子系統(tǒng)和Linux的網(wǎng)絡安全問題等?！　　?1世紀高等學校嵌入式系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃教材·普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材：Linux內核分析與高級教程》內容豐富，概念和原理講解細致，深入淺出。其中，有關代碼的部分都標有注釋詳細介紹功能，書中的設計和分析也配以編程實例幫助理解。書中的每一章都相對獨立，兼顧了通用性和系統(tǒng)性，覆蓋了許多方面的內容?！　　?1世紀高等學校嵌入式系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃教材·普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材：Linux內核分析與高級教程》主要針對從事L1nux內核編程的中高級讀者及軟件工程師學習內核工作原理的自學參考書籍，也適合作為高校計算機專業(yè)學生學習操作系統(tǒng)課程的輔助和實踐教材。

書籍目錄

第1章 Linux內核簡介 1.1 什么是Linux 1.1.1 Linux發(fā)展歷程 1.1.2 常見Linux發(fā)行版本 1.2 Linux的內核特征 1.2.1 接口特色 1.2.2 功能特色 1.2.3 結構特征 1.3 關于Linux內核 1.3.1 Linux內核版本 1.3.2 Linux內核體系結構 1.3.3 單內核與微內核 1.4 內核編譯方法 1.4.1 獲取內核代碼 1.4.2 內核源碼的組成 1.4.3 編譯內核 第2章 Linux進程管理 2.1 進程描述 2.1.1 進程的描述 2.1.2 Linux進程描述符 2.2 進程的組織形式 2.2.1 進程鏈表 2.2.2 哈希鏈表 2.2.3 等待隊列 2.2.4 當前進程 2.3 進程創(chuàng)建 2.3.1 概述 2.3.2 寫時復制 2.3.3 fork()、vfork()與clone() 2.4 進程終止 2.4.1 概述 2.4.2 do exit()函數(shù) 2.4.3 wait()函數(shù) 2.5 線程的實現(xiàn) 2.5.1 用戶線程 2.5.2 內核線程 2.6 進程使用綜合實例 2.6.1 問題陳述 2.6.2 解決方案 第3章 Linux進程調度算法 3.1 內核調度概述 3.1.1 調度原理 3.1.2 Linux調度器發(fā)展 3.1.3 CFS調度器 3.2 與調度相關的數(shù)據(jù)結構 3.2.1 運行隊列 3.2.2 模塊化調度 3.2.3 組調度 3.3 CFS調度算法 3.3.1 進程優(yōu)先級和虛擬運行時問 3.3.2 CFS調度算法的實現(xiàn) 3.4 實時調度算法 3.4.1 實時調度策略 3.4.2 實時調度的具體實現(xiàn) 3.5 Linux內核調度 3.5.1 schedule()  3.5.2 內核搶占 3.6 調度相關系統(tǒng)調用 第4章 Linux中斷機制分析 4.1 x86對中斷的支持 4.1.1 中斷向量 4.1.2 中斷描述符 4.1.3 中斷描述符的初始化 4.2 中斷處理程序 4.2.1 概述 4.2.2 編寫中斷處理程序 4.2.3 中斷上下文 4.3 中斷處理機制的實現(xiàn) 4.3.1 中斷的硬件處理過程 4.3.2 中斷處理程序的注冊 4.3.3 中斷的軟件處理過程 4.4 中斷的下半部 4.4.1 下半部機制 4.4.2 軟中斷 4.4.3 tasklet 4.4.4 工作隊列 第5章 Linux系統(tǒng)調用分析 5.1 c程序庫和系統(tǒng)調用 5.2 系統(tǒng)調用實現(xiàn)分析 5.2.1 系統(tǒng)調用的初始化 5.2.2 與系統(tǒng)調用相關的數(shù)據(jù)結構 5.2.3 系統(tǒng)調用入口函數(shù) 5.2.4 系統(tǒng)調用的參數(shù)傳遞 5.3 添加系統(tǒng)調用 5.4 快速系統(tǒng)調用 5.4.1 實現(xiàn)原理 5.4.2 實現(xiàn)策略 第6章 Linux內核同步機制分析 6.1 臨界區(qū)和競爭條件 6.1.1 臨界區(qū)舉例 6.1.2 共享隊列和加鎖 6.1.3 確定保護對象 6.1.4 并發(fā)執(zhí)行的原因 6.2 原子操作 6.2.1 原子整數(shù)操作 6.2.2 原子位操作 6.3 自旋鎖 6.3.1 普通自旋鎖 6.3.2 讀寫自旋鎖 6.4 信號量機制 6.4.1 普通信號量 6.4.2 讀寫信號量 6.5 RCU同步機制 6.5.1 RCU同步機制原理 6.5.2 RCU同步機制的實現(xiàn) 6.6 其他同步機制 6.6.1 每個處理器變量 6.6.2 禁止內核搶占 6.6.3 BKL 第7章 Linux定時器和時間管理機制 7.1 內核中的時間概念 7.1.1 內核中的時鐘 7.1.2 節(jié)拍率 7.1.3 iiffies 7.2 時鐘中斷處理過程 7.2.1 時鐘中斷的初始化 7.2.2 時鐘中斷處理函數(shù) 7.3 定時器 7.3.1 定時器的實現(xiàn)原理 7.3.2 定時器的使用 7.3.3 定時器的實現(xiàn)過程 7.4 內核中的延遲 7.4.1 忙等待 7.4.2 短延遲 7.4.3 schedule timeout() 第8章 Linux模塊機制 8.1 模塊概念 8.2 內核模塊的使用 8.2.1 一個簡單的內核模塊程序 8.2.2 構建模塊 8.2.3 模塊參數(shù) 8.2.4 內核導出模塊符號表 8.3 內核模塊實現(xiàn)機制分析 8.3.1 相關的數(shù)據(jù)結構 8.3.2 內核模塊T作機制 第9章 內存管理機制 9.1 基本機制 9.2 物理內存的描述方法 9.2.1 內存節(jié)點 9.2.2 內存區(qū) 9.2.3 物理頁面 9.3 物理內存的分配與回收 …… 第10章 Linux文件系統(tǒng) 第11章 I/O設備管理 第12章 Hadoop分布式文件系統(tǒng) 第13章 Linux安全系統(tǒng) 第14章 Linux網(wǎng)絡安全 附錄A 內核中常見數(shù)據(jù)結構類型 附錄B 紅黑樹 附錄C 特殊的C語言用法 附錄D 匯編語法 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   文件名稱常常表明文件的內容，文件名稱可能包含文件的擴展名，擴展名是用點號添加到主文件名之后的附加名。這個擴展名為用戶空間的程序提供了辨別文件內容用途的附加方式。例如，使用c語言編寫的程序文件擴展名為.C，GCC編譯過的程序目標文件擴展名為.O。盡管Linux的文件名對用戶應用程序來說可能很重要，但是Linux操作系統(tǒng)不關心文件名，因為它只把文件視為字節(jié)的容器，而不考慮文件的內容或用途。 Linux包含以下幾種文件類型。 （1）常規(guī)文件：供計算機用戶和操作系統(tǒng)存放數(shù)據(jù)、程序等信息的文件。一般長期地存放在外存儲器（磁盤、磁帶等）中。常規(guī)文件一般分為文本文件和二進制文件。 （2）目錄文件：用來維護文件系統(tǒng)層次結構的特殊文件。它用于創(chuàng)建、保存對系統(tǒng)中文件的訪問路徑。Linux把目錄當作文件來處理，對文件的操作接口和目錄文件的操作接口相同。 （3）設備文件：Linux把所有的外設也都當作文件來處理。每一個I/O設備對應一個設備文件，存放在/dev目錄下。外設的主要類型有兩種，塊設備和字符設備，塊設備以塊為單位傳輸數(shù)據(jù)，字符設備以字節(jié)為單位傳輸數(shù)據(jù)。 （4）管道文件：主要用于在進程間傳輸數(shù)據(jù)。管道是進程間傳輸數(shù)據(jù)的“媒介”。某個進程將數(shù)據(jù)寫入管道的一端，另外一個進程從管道另一端讀取數(shù)據(jù)。Linux把管道當作文件來處理，對管道的操作與文件操作相同。 （5）鏈接文件：又稱為符號鏈接文件，它提供了共享文件的一種方法。在鏈接文件中不是通過文件名實現(xiàn)文件共享，而是通過鏈接文件中包含的指向文件的指針來實現(xiàn)對文件的訪問。使用鏈接文件可以訪問常規(guī)文件、目錄文件以及其他類型的文件。 為了保證文件內容的安全，Linux設置了文件的保護機制，其中之一就是給文件設定一定的訪問權限。當文件被訪問時，系統(tǒng)首先檢驗訪問者的權限，只有符合文件訪問權限的進程才能對文件進行訪問。為此，Linux把訪問文件的用戶分成三類：文件所有者、與文件所有者同組的用戶和系統(tǒng)其他用戶。用戶可以對文件進行多種操作，我們把應用于文件的權限概括為三類：讀?、寫(w)和執(zhí)行(X)。因為這三類文件操作的每一類均可應用于三類用戶中的每一類，因此，文件擁有與其相關的九個訪問權限集合。我們可以用ls命令查看文件的訪問權限。

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