第1章 Linux内核简介 1
1.1 Linux简介 2
1.2操作系统和内核简介 3
1.3 Linux内核和传统Unix内核的比较 4
1.4 Linux内核版本 5
1.5 Linux内核开发者社区 6
1.6 内核开发的特点 6
1.6.1 没有libc库 7
1.6.2 GNUC 7
1.6.3 没有内存保护机制 8
1.6.4 不要轻易在内核中使用浮点数 9
1.6.5 容积小而固定的栈 9
1.6.6 同步和并发 9
1.6.7 可移植性的重要性 9
1.7 编译内核 10
1.8 小结 11
第2章 进程管理 13
2.1 进程描述符及任务队列 14
2.1.1 分配进程描述符 14
2.1 2 进程描述符的存放 15
2.1.3 进程状态 16
2.1.4 设置当前进程状态 17
2.1.5 进程上下文 17
2.2进程创建 19
2.2.1写时拷贝 19
2.2.2 fork() 19
2.2.3 vfork() 20
2.3线程在Linux中的实现 20
2.4进程终结 22
2.4.1删除进程描述符 23
2.4.2孤儿进程造成的进退维谷 24
3.1策略 25
第3章 调度 25
3.1.1 I/O消耗型和处理器消耗型的进程 26
3.1.2 进程优先级 26
3.1.3 时间片 26
3.1.4 进程抢占 27
3.1.5 调度策略的活动 28
3.2 调度算法 28
3.2.1 可执行队列 28
3.2.2 优先级数组 30
3.2.3重新计算时间片 31
3.2.4 计算优先级和时间片 33
3.2.5 睡眠和唤醒 34
3.2.6 负载平衡程序 36
3.3 抢占和上下文切换 38
3.3.1用户抢占 38
3.4 实时 39
3.3.2内核抢占 39
3.5 与调度相关的系统调用 40
3.5.1 与调度策略和优先级相关的系统调用 40
3.5.2 与处理器绑定有关的系统调用 41
3.5.3 放弃处理器时间 41
第4章 系统调用 43
4.1 API、POSIX和C库 43
4.2 系统调用 44
4.3 系统调用处理程序 45
4.3.1 指定恰当的系统调用 45
4.2.1 系统调用号 45
4.2.2 系统调用的性能 45
4.3.2 参数传递 46
4.4 系统调用的实现 46
4.5系统调用上下文 48
4.5.1 绑定一个系统调用的最后步骤 48
4.5.2从用户空间访问系统调用 50
4.5.3 为什么不通过系统调用的方式实现 51
5.1 中断 53
第5章 中断和中断处理程序 53
5.2 中断处理程序 54
5.3 注册中断处理程序 55
5.4 编写中断处理程序 56
5.4.1 共享的中断处理程序 57
5.4.2 中断处理程序实例 58
5.4.3 中断上下文 59
5.5 中断处理机制的实现 60
5.6.1 禁止和激活中断 63
5.6 中断控制 63
5.6.2 禁止指定中断线 64
5.6.3 中断系统的状态 65
第6章 下半部和推后执行的工作 67
6.1 下半部 67
6.1.1 为什么要用下半部 68
6.1.2 下半部的环境 68
6.2.1 软中断的实现 70
6.2软中断 70
6.2.2 使用软中断 72
6.3 Tasklets 73
6.3.1 Tasklets的实现 74
6.3.2 使用Tasklets 75
6.3.3 ksoftirqd 77
6.3.4 老的BH机制 78
6.4 工作队列 79
6.4.1 工作队列的实现 79
6.4.2 使用工作队列 82
6.4.3 老的任务队列机制 85
6.5 下半部机制的选择 85
6.6 在下半部之间加锁 86
第7章 内核同步介绍 89
7.1 临界区和竞争条件 89
7.2加锁 90
7.2.1到底是什么造成了并发执行 91
7.2.2需要保护什么 92
7.3死锁 93
7.4争用和扩展性 95
7.5小结 96
第8章 内核同步方法 97
8.1原子操作 97
8.1.1原子整数操作 97
8.1.2原子位操作 99
8.2 自旋锁 100
8.2.1 其他针对自旋锁的操作 102
8.2.2自旋锁和下半部 103
8.3 读－写自旋锁 103
8.4信号量 105
8.4.1创建和初始化信号量 106
8.4.2使用信号量 107
8.5 读－写信号量 108
8.7 BKL 109
8.6 完成变量 109
8.8 Seq锁 110
8.9 禁止抢占 111
8.10 屏障 112
第9章 定时器和时间管理 115
9.1 内核中的时间概念 115
9.2 节拍率：Hz 116
9.3 jiffes 119
9.3.1 jiffies的内部表示 119
9.3.2 jiffies的回绕 120
9.3.3用户空间和Hz 121
9.4 硬时钟和定时器 122
9.4.1 实时时钟 122
9.4.2系统定时器 122
9.5 时钟中断处理程序 122
9.6 实际时间 124
9.7.1 使用定时器 126
9.7 定时器 126
9.7.3实现定时器 128
9.8延迟执行 128
9.7.2定时器竞争条件 128
9.8.1 忙等待 129
9.8.2 短延迟 130
第10章 内存管理 133
10.1 页 133
10.2 区 134
10.3 获得页 136
10.3.1 获得填充为0的页 137
10.3.2 释放页 137
10.4 slab层 143
10.5 slab分配器的接口 145
10.6 在栈的静态分配 148
10.7 高端内存的映射 148
10.7.2 临时映射 149
10.7.1 永久映射 149
10.8 分配函数的选择 150
第11章 虚拟文件系统 151
11.1 通用文件系统接口 151
11.2 文件系统抽象层 151
11.3 Unix文件系统 152
11.4 VFS对象及其数据结构 153
11.5 超级块对象 154
11.6 索引节点对象 157
11.7 目录项对象 161
11.7 1 目录项状态 162
11.7.2 目录项缓存 163
11.7.3 目录项操作 163
11.8 文件对象 164
11.9 和文件系统相关的数据结构 168
11.10 和进程相关的数据结构 170
11.11 Linux中的文件系统 171
第12章 块I/O层 173
12.1解剖一个块设备 173
12.2缓冲区和缓冲区头 174
12.3 bio结构体 176
12.4 请求队列 178
12.5 I/O调度程序 179
12.5.1 I/O调度程序的工作 179
12.5.2 Linus电梯 180
12.5.3 最终期限I/O调度程序 180
12.5.4 预测I/O调度程序 182
第13章 进程地址空间 185
13.1内存描述符 186
13.1.1 分配内存描述符 187
13.1.2 销毁内存描述符 188
13.1.3 mm_struct与内核线程 188
13.2内存区域 188
13.2.1 VMA标志 189
13.2.2 VM操作 190
13.2.3内存区域的树型结构和内存区域的链表结构 191
13.2.4实际使用中的内存区域 191
13.3操作内存区域 193
13.3.1 find_vma() 193
13.3.2 find_vma_prev() 193
13.3.3 find_vma_intersection() 194
13.4 mmap()和do_mmap()：创建地址区间 195
13.5 mummap()和 do_mummap()：删除地址区间 196
13.6页表 197
第14章 页高速缓存和页回写 199
14.1页高速缓存 199
14.2基树 202
14.3缓冲区高速缓存 203
14.4 pdflush后台例程 203
14.4.1 bdflush和kupdatcd 204
14.4.2避免拥塞的方法：使用多线程 205
15.1调度前需要准备什么 207
15.2内核中的bug 207
第15章 调试 207
15.2.1 pintk() 208
15.2.2记录等级 209
15.2.3记录缓冲区 210
15.2.4 syslogd和klogd 210
15.2.5 printk()和内核开发时需要留意的一点 210
15.3 oops 210
15.3.1 ksymoops 212
15.3.2 kallsyms 212
15.4内核调试配置选项 212
15.5 引发bug并打印信息 213
15.6神奇的系统请求键 214
15.7内核调试器的传奇 214
15.7.3 kdb 215
15.7.1 gdb 215
15.7.2 kgdb 215
15.8 刺探系统 216
15.8.1 用UID作为选择条件 216
15.8.2 使用条件变量 216
15.8.3 使用统计量 216
15.8.4 重复频率限制 217
15.9 用二分查找法找出引发罪恶的变更 218
15.10 当所有的努力都失败时：社区 218
第16章 可移植性 219
16.1 Linux移植史 220
16.2字长和数据类型 220
16.2.1不透明类型 222
16.2.2指定数据类型 223
16.2.3长度明确的类型 223
16.3.1 避免对齐引发的问题 224
16.3 数据对齐 224
16.2.4 char型的符号问题 224
16.3.2 非标准类型的对齐 225
16.3.3 结构体填补 225
16.4 字节顺序 226
16.4.1 高位优先和低位优先的历史 227
16.4.2 内核中的字节顺序 228
16.5 时间 228
16.6 页长度 228
16.8 SMP、内核抢占、高端内存 229
16.7 处理器排序 229
16.9小结 230
第17章 补丁、开发和社区 231
17.1 社区 231
17.2 Linux编码风格 231
17.2.1 缩进 232
17.2.2 括号 232
17.2.5 注释 233
17.2.3 命名规范 233
17.2.4 函数 233
17.2.6 Typedefs 234
17.2.7 多用现成的东西 234
17.2.8 在源码中不要使用ifdef 234
17.2.9 结构初始化 235
17.2.10 代码的事后修正 235
17.3 管理系统 236
17.4 提交错误报告 236
17.5 创建补丁 236
17.6 提交补丁 237
附录A 链表 239
附录B 单CPU接口 245
附录C 内核随机数产生器 249
附录D 算法复杂度 253
参考资料 255