深入理解LINUX内核(第三版)

✍ Scribed by 博韦，西斯特

• Publisher: 中国电力出版社
• Year: 2007
• Tongue: Chinese
• Leaves: 855
• Series: O'Reilly动物系列（中译本）
• Edition: 3
• Category: Library

✦ Synopsis

为了彻底理解是什么使得Linux能正常运行以及其为何能在各种不同的系统中运行良好，你需要深入研究内核最本质的部分。内核处理CPU与外界间的所有交互，并且决定哪些程序将以什么顺序共享处理器时间。它如此有效地管理有限的内存，以至成百上千的进程能高效地共享系统。它熟练地统筹数据传输，这样CPU 不用为等待速度相对较慢的硬盘而消耗比正常耗时更长的时间。

《深入理解Linux内核，第三版》指导你对内核中使用的最重要的数据结构、算法和程序设计诀窍进行一次遍历。通过对表面特性的探究，作者给那些想知道自己机器工作原理的人提供了颇有价值的见解。书中讨论了Intel特有的重要性质。相关的代码片段被逐行剖析。然而，本书涵盖的不仅仅是代码的功能，它解释了Linux以自己的方式工作的理论基础。

本书新版涵盖2.6版本，其在内核的几乎每个子系统中都有重要的变化，尤其是在内存管理...

为了彻底理解是什么使得Linux能正常运行以及其为何能在各种不同的系统中运行良好，你需要深入研究内核最本质的部分。内核处理CPU与外界间的所有交互，并且决定哪些程序将以什么顺序共享处理器时间。它如此有效地管理有限的内存，以至成百上千的进程能高效地共享系统。它熟练地统筹数据传输，这样CPU 不用为等待速度相对较慢的硬盘而消耗比正常耗时更长的时间。

《深入理解Linux内核，第三版》指导你对内核中使用的最重要的数据结构、算法和程序设计诀窍进行一次遍历。通过对表面特性的探究，作者给那些想知道自己机器工作原理的人提供了颇有价值的见解。书中讨论了Intel特有的重要性质。相关的代码片段被逐行剖析。然而，本书涵盖的不仅仅是代码的功能，它解释了Linux以自己的方式工作的理论基础。

本书新版涵盖2.6版本，其在内核的几乎每个子系统中都有重要的变化，尤其是在内存管理和块设备领域。本书侧重于以下主题：

●内存管理，包括文件缓存、进程交换和直接内存存取（DMA）

●虚拟文件系统层和第二、第三扩展文件系统

●进程创建和调度

●信号、中断和设备驱动程序的主要接口

●定时

●内核中的同步

●进程间通信（IPC）

●程序的执行

《深入理解Linux内核》将使你了解Linux的所有内部工作，它不仅仅是一个理论上的练习。你将学习到哪些情况下Linux性能最佳，并且你将看到，在大量的不同环境里进行进程调度、文件存取和内存管理时它如何满足提供良好的系统响应的需要。这本书将帮助你充分利用Linux系统。

✦ Table of Contents

第1章 绪论.pdf
封面
译者序
目录
前言
第一章 绪论
Linux与其他类Unix内核的比较
硬件的依赖性
Linux版本
操作系统基本概念
Unix文件系统概述
Unix内核概述
第2章 内存寻址
第二章 内存寻址
内存地址
硬件中的分段
Linux中的分段
硬件中的分页
Linux中的分页
第3章 进程
第三章 进程
进程、轻量级进程和线程
进程描述符
进程切换
创建进程
撤销进程
第4章 中断和异常
第四章 中断和异常
中断信号的作用
中断和异常
IRQ和中断
高级可编程中断控制器
异常
中断描述符表
中断和异常的硬件处理
中断和异常处理程序的嵌套执行
初始化中断描述符表
异常处理
中断处理
软中断及tasklet
工作队列
从中断和异常返回
第5章 内核同步
第五章 内核同步
内核如何为不同的请求提供服务
内核抢占
什么时候同步是必需的
什么时候同步是不必要的
同步原语
每CPU变量
原子操作
优化和内存屏蔽
自旋锁
具有内核抢占的spin_lock宏
非抢占式内核中的spin_lock宏
读/写自旋锁
为读获取和释放一个锁
为写获取和释放一个锁
顺序锁
读－拷贝－更新(RCU
)
信号量
获取和释放信号量
读/
写信号量
补充原语(完成变量
)
禁止本地中断
禁止和激活可延迟函数
对内核数据结构的同步访问
在自旋锁、信号量及中断禁止之间选择
避免竞争条件的实例
引用计数器
大内核锁
内存描述符读/写信号量
slab高速缓存链表的信号量
索引节点的信号量
第6章+定时测量
第六章 定时测量
时钟和定时器电路
实时时钟(RTC
)
时间戳计数器(TSC
)
可编程间隔定时器(PIT
)
CPU本地定时器
高精度时间定时器(HPET
)
ACPI电源管理定时器
Linux计时体系结构
计时体系机构的数据结构
定时器对象
jiffies变量
xtime变量
单处理器系统上的计时体系结构
初始化 阶段
时钟中断处理程序
多处理器系统上的计时体系结构
初始化阶段
全局时钟中断处理程序
本地时钟中断处理程序
更新时间和日期
更新系统统计数
更新本地CPU统计数
记录系统负载
监管内核代码
检查非屏蔽中断(NMI)监视器
软定时器和延迟函数
动态定时器
动态定时器与竞争条件
动态定时器的数据结构
动态定时器处理
动态定时器应用之一：nanosleep()系统调用
延迟函数
与定时测量相关的系统调用
time()和gettimeofday()系统调用
adjtimex()系统调用
setitimer()和alarm()系统调用
与POSIX定时器相关的系统调用
第7章+进程调度
第七章 进程调度
调度策略
调度算法
调度程序所使用的数据结构
调度程序所使用的函数
多处理器系统中运行队列的平衡
与调度相关的系统调用
第8章 内存管理
第八章 内存管理
页框管理
内存区管理
非连续内存区管理
第9章+进程地址空间
第九章 进程地址空间
进程的地址空间
内存描述符
线性区
缺页异常处理程序
创建和删除进程的地址空间
堆的管理
第10章+系统调用
第十章 系统调用
POSIX API和系统调用
系统调用处理程序及服务例程
进入和退出系统调用
参数传递
内核封装例程
第11章+信号
第十一章 信号
信号的作用
产生信号
传递信号
与信号处理相关的系统调用
第12章+虚拟文件系统
第十二章 虚拟文件系统
虚拟文件系统(VFS)的作用
VFS的数据结构
文件系统类型
文件系统处理
路径名查找
VFS系统调用的实现
文件加锁
第13章+IO体系结构和设备驱动程序
第十三章 I/O体系结构和设备驱动程序
I/O体系结构
设备驱动程序模型
设备文件
设备驱动程序
字符设备驱动程序
第14章+块设备驱动程序
第15章+页高速缓存
第16章+访问文件
第17章+回收页框
第18章+Ext2和Ext3文件系统
第十八章 Ext2和Ext3文件系统
第19章+进程间通信
第十九章 进程通信
管道
使用管道
管道数据结构
pipefs特殊文件系统
创建和撤销管道
从管道中读取数据
向管道中写入数据
FIFO
创建并打开FIFO
System V IPC
使用IPC资源
ipc()系统调用
IPC信号量
可取消的信号量操作
挂起请求的队列
IPC消息
IPC共享内存
换出IPC共享内存区的页
IPC共享内存区的请求调页
POSIX消息队列
第20章+程序的执行
第二十章 程序的执行
可执行文件
进程的信任状和权能
附录1+系统启动
附录一 系统启动
附录2+模块
附录二 模块