具體描述
本書內容分成兩篇，篇是基本框架，第二篇是文件係統及相關內容。在篇的各章中：第1章先對Linux進行簡要介紹並給齣本書分析時所用的模型；第2章從C語言程序、可執行文件到進程的虛存空間影像的全過程作為起點，給讀者建立起進程用戶空間管理的概念；然後第3章討論物理頁幀如何支撐這些虛存空間，並且討論瞭與物理空間一緻的內核空間的管理；接著第4章就是進程的概念、進程的組織、進程切換和進程的創建撤銷等活動；第5章專門討論進程調度和負載均衡問題；後麵4章繼續討論進程間通信、係統調用、內核的並發活動和同步問題。第二篇開始討論盤根錯節的文件係統：先在第10章分析文件係統和VFS的基本概念；然後在第11章討論頁高速緩存及塊緩存；第12章分析瞭VFS的通用文件訪問操作；第13章討論ext2文件係統的具體格式和操作細節；接著第14章討論同步；第15章討論內存迴收問題；後第16章和第17章討論設備管理和塊設備問題。
本書以內存模型和時空模型為主要參考來分析各章的相關內容，給齣瞭比較直觀的圖示，這不僅對初學者非常有用，對希望瞭解Linux內核的讀者和相關開發人員也非常有參考價值。
著者簡介
羅鞦明，男，1974年生。深圳大學計算機與軟件學院副教授、碩士生導師，國傢高性能計算中心深圳分中心科研人員。
圖書目錄
1.1 UNIX與Linux 3
1.1.1 UNIX 3
1.1.2 Linux 3
1.1.3 宏內核與微內核 6
1.1.4 Linux內核源碼及版本 6
1.2 Linux內核模型 11
1.2.1 多視角下的內核 11
1.2.2 功能模型 14
1.2.3 內存模型 15
1.2.4 時空模型 16
1.2.5 特權模型 17
1.3 本書局限性 18
小結 18
第2章 進程影像 20
2.1 從源代碼到進程 20
2.1.1 源代碼、目標文件 20
2.1.2 可執行文件與進程影像 26
2.2 proc中的進程 32
2.2.1 進程內存空間 32
2.2.2 進程運行狀態等信息 33
2.3 進程空間 35
2.3.1 進程空間描述符 36
2.3.2 虛存區域VMA 40
2.3.3 VMA屬性 45
2.4 ELF可執行文件裝入過程 48
2.4.1 ELF裝入函數 49
2.4.2 ELF格式 49
2.5 進程空間的動態變化 54
2.5.1 VMA上的操作 54
2.5.2 文件映射 55
2.5.3 堆的調整 58
2.5.4 棧的變化 60
2.6 並發的進程空間 60
小結 61
第3章 虛擬空間的物理支撐 63
3.1 物理內存組織與管理 64
3.1.1 節點與內存域 64
3.1.2 物理頁幀 79
3.1.3 buddy係統 84
3.1.4 頁幀遷移 94
3.1.5 內存熱插拔 98
3.2 地址映射與頁錶 99
3.2.1 分頁機製與頁錶 99
3.2.2 缺頁異常 103
3.3 內核空間 104
3.3.1 一緻映射與高端內存 104
3.3.2 一緻內存分配 108
3.3.3 非一緻內存分配 109
3.3.4 slub分配器 115
小結 130
第4章 進程組織與基礎行為 131
4.1 進程組織管理 131
4.1.1 PCB進程控製塊 131
4.1.2 命名空間 135
4.1.3 進程標識 141
4.1.4 進程間關係 148
4.1.5 進程資源限製 151
4.2 進程創建與撤銷 152
4.2.1 進程創建 152
4.2.2 execve係統調用 159
4.2.3 內核綫程 160
4.2.4 Linux進程樹 162
4.2.5 進程的撤銷 167
4.3 進程切換 167
4.3.1 切換時機 168
4.3.2 切換過程 169
4.3.3 切換示例 178
小結 181
第5章 進程調度與負載均衡 193
5.1 調度與均衡基本框架 193
5.2 進程狀態與轉換 194
5.2.1 進程調度狀態 194
5.2.2 進程狀態變遷 196
5.3 進程調度 198
5.3.1 調度框架 198
5.3.2 完全公平調度 215
5.3.3 實時調度 230
5.3.4 STOP和IDLE調度類 234
5.3.5 調度控製與proc接口 236
5.4 負載均衡 241
5.4.1 處理器層次結構 242
5.4.2 調度的層次管理 243
5.4.3 CFS任務的負載均衡 250
5.4.4 實時負載均衡 254
小結 258
第6章 進程間通信與同步 259
6.1 管道通信 260
6.1.1 無名管道 260
6.1.2 命名管道 261
6.1.3 管道數據結構 261
6.1.4 管道操作 266
6.2 System V IPC 269
6.2.1 IPC標識與命名空間 269
6.2.2 IPC公共框架 275
6.2.3 IPC信號量 279
6.2.4 IPC消息隊列 283
6.2.5 IPC共享內存 287
6.3 信號 290
6.3.1 信號分類 290
6.3.2 數據結構 294
6.3.3 信號産生與發送 302
6.3.4 信號的遞交和處理 305
小結 312
第7章 內核活動 313
7.1 中斷分類 313
7.1.1 x86的中斷和異常 314
7.1.2 後半部機製與軟中斷 315
7.1.3 中斷相關概念的關係 315
7.2 中斷處理 316
7.2.1 中斷號 317
7.2.2 中斷描述符錶 320
7.2.3 公共入口 325
7.2.4 異常處理 329
7.3 高層中斷處理 332
7.3.1 轉嚮高層處理 333
7.3.2 中斷的高層數據結構 336
7.3.3 中斷返迴處理 342
7.3.4 中斷的綫程化 349
7.4 中斷嵌套與中斷管理 350
7.4.1 中斷嵌套與中斷上下文 350
7.4.2 中斷管理 353
7.5 軟中斷和tasklet 355
7.5.1 中斷的下半部 355
7.5.2 軟中斷執行時機 356
7.5.3 相關數據結構 360
7.5.4 軟中斷的執行 361
7.5.5 軟中斷的相關操作 363
7.5.6 tasklet 365
7.6 工作隊列 369
7.6.1 工作隊列機製 369
7.6.2 cmwq數據結構 371
7.6.3 工作項 371
7.6.4 cmwq工作隊列 375
7.6.5 工作者池worker_pool 383
7.6.6 並發度、應急處理等 386
7.7 係統調用 388
7.7.1 POSIX API、C庫和係統調用 388
7.7.2 係統調用的實現 389
小結 399
第8章 時間管理 400
8.1 時間管理框架 400
8.1.1 基本概念 400
8.1.2 時間中斷和事件 406
8.1.3 clock_event_device與tick_device 407
8.1.4 TIMER_SOFTIRQ軟中斷 413
8.1.5 timekeeper 414
8.2 定時器 416
8.2.1 低分辨率定時器 416
8.2.2 高精度定時器 419
8.2.3 模擬tick事件 422
8.2.4 通知鏈技術 423
小結 424
第9章 內核並發與同步 426
9.1 同步的需求 426
9.1.1 內核並發情形 426
9.1.2 內核搶占 429
9.2 內核共享變量的保護 432
9.2.1 被保護對象 432
9.2.2 保護原則 433
9.2.3 禁止內核並發 435
9.3 內核同步手段 437
9.3.1 原子操作 437
9.3.2 自鏇鎖、讀寫鎖和順序鎖 439
9.3.3 RCU機製 444
9.3.4 順序和屏障 447
9.3.5 信號量與互斥量 448
9.3.6 等待隊列與完成變量 452
9.3.7 每CPU變量 455
小結 458
第二篇 盤根錯節的文件係統
第10章 文件係統 461
10.1 文件係統的抽象層次 461
10.1.1 進程視角下的文件 462
10.1.2 VFS虛擬文件係統 468
10.1.3 多角度分層模型 472
10.2 VFS核心對象 475
10.2.1 文件對象 475
10.2.2 目錄項對象 479
10.2.3 索引節點對象 484
10.2.4 超級塊對象 490
10.3 文件係統類型與掛載 495
10.3.1 文件係統類型與注冊 495
10.3.2 掛載操作 503
10.3.3 掛載模式 513
10.3.4 特殊文件係統 519
小結 525
第11章 頁緩存和塊緩存 526
11.1 頁高速緩存 527
11.1.1 address_space 528
11.1.2 頁高速緩存的組織 530
11.1.3 反嚮映射 534
11.2 塊高速緩存 540
11.2.1 塊緩存 540
11.2.2 LRU塊緩存 542
11.2.3 塊緩存操作 543
小結 547
第12章 VFS的文件操作 548
12.1 VFS係統調用 548
12.2 open()與close()係統調用 549
12.2.1 open的框架 549
12.2.2 文件定位過程 552
12.2.3 close()係統調用 558
12.3 讀/寫係統調用 558
12.3.1 入口代碼 560
12.3.2 通用write寫例程 568
12.3.3 通用read讀例程 570
12.3.4 其他讀寫細節 583
12.3.5 嚮BIO層提交請求 587
小結 588
第13章 ext2文件係統 590
13.1 ext2磁盤數據結構 590
13.1.1 磁盤分區的組織 590
13.1.2 塊組描述符和位圖 591
13.1.3 盤上和內存數據結構 592
13.2 ext2超級塊 593
13.2.1 ext2超級塊數據結構 593
13.2.2 掛載與訪問 597
13.3 ext2索引節點 598
13.3.1 盤上ext2索引節點 599
13.3.2 內存ext2索引節點 601
13.3.3 inode_operations 603
13.3.4 ext2地址空間與文件操作 604
13.4 目錄及目錄項 607
13.4.1 ext2_dir_entry 607
13.4.2 ext2_lookup() 609
小結 610
第14章 頁緩存同步（迴寫） 611
14.1 同步/迴寫、交換與迴收 611
14.2 髒頁同步（迴寫） 613
14.2.1 迴寫機製演變 613
14.2.2 同步時機與框架 615
14.2.3 基本數據結構 617
14.3 迴寫接口 627
14.3.1 sync係列係統調用 627
14.3.2 sys_sync() 628
14.3.3 sys_syncfs 633
14.3.4 單個文件的同步 635
14.3.5 被動迴寫 637
14.4 迴寫工作隊列 638
14.4.1 初始化 638
14.4.2 工作隊列處理函數 640
14.5 迴寫操作 643
14.5.1 do_writepages() 644
14.5.2 ext2_writepages() 645
14.5.3 迴寫等待 647
小結 649
第15章 內存迴收與交換 650
15.1 頁幀迴收 650
15.1.1 直接釋放 650
15.1.2 LRU頁幀組織 651
15.1.3 PFRA迴收算法 655
15.2 核心迴收操作 659
15.2.1 shrink_zone() 659
15.2.2 shrink_slab() 666
15.2.3 解除頁錶映射 667
15.3 交換 667
15.3.1 交換功能 668
15.3.2 交換分區 668
15.3.3 交換緩存 673
小結 675
第16章 設備管理 676
16.1 設備管理組織 676
16.1.1 設備驅動模型 677
16.1.2 sysfs 678
16.1.3 基礎組件 679
16.1.4 容器 682
16.2 設備的VFS接口 688
16.2.1 設備文件 689
16.2.2 從VFS中訪問設備 691
16.3 字符設備 693
16.3.1 設備的散列組織 694
16.3.2 初始化與注冊 695
16.3.3 打開字符設備 696
16.4 PCI設備 698
16.4.1 pci_bus_type和pci_bus 699
16.4.2 pci_driver 700
16.4.3 pci_dev 701
16.4.4 uevent 704
小結 705
第17章 塊設備 706
17.1 基本概念 706
17.1.1 塊設備層 706
17.1.2 傳送單位 708
17.2 塊設備層組件 709
17.2.1 磁盤與磁盤分區 709
17.2.2 塊設備 712
17.2.3 請求隊列 715
17.3 提交請求及處理 728
17.3.1 plug/unplug機製 728
17.3.2 提交請求 733
17.3.3 提交到驅動程序 742
17.3.4 硬盤的request_fn 744
17.3.5 中斷處理 746
17.4 IO調度 749
17.4.1 IO調度器 749
17.4.2 調度器數據結構 751
17.5 初始化及注冊 754
17.5.1 塊設備初始化 754
17.5.2 硬盤初始化 759
小結 764
附錄 765
後記 774
· · · · · · (收起)
讀後感
評分
評分
評分
評分
用戶評價
本書是基於3.13版本內核來寫的，但是這個版本的address_space中的i_mmap成員，還是使用的紅黑樹類型，但是在11.1.3這一節全篇使用優先樹來描述該結構，我不知道作者是不是沒有認真看這個版本的代碼？而在本章的最開始，又是以紅黑樹來描述的。 本來對本書的評價和觀感還不錯，看到這段重大BUG開始有點寒心，這不是細心與否能解釋的過去的瞭。
评分給4星吧，比《linux內核源代碼情景分析》還是差一些，但是確實還是有一些可取的地方，比如對可執行文件的section和fragment的區彆，之前看 《程序員的自我修養》沒懂，看這本書明白瞭，還有就是物理內存管理，之前對NUMA的物理內存結構不理解，也是這本書看懂瞭的，還是有一些收獲的。
评分粗讀完一遍，基本理解瞭核心骨架，具體細節性，策略性的內容需要更深入的圍繞著源碼分析來理解。書值得推薦的，讀的過程中能感受到作者的用心。雖然有少許錯誤，但鑒於Linux本身的復雜，不要期待從一本書或簡單的幾本書中就能徹底理解清楚，本身這是迭代的過程。
评分給4星吧，比《linux內核源代碼情景分析》還是差一些，但是確實還是有一些可取的地方，比如對可執行文件的section和fragment的區彆，之前看 《程序員的自我修養》沒懂，看這本書明白瞭，還有就是物理內存管理，之前對NUMA的物理內存結構不理解，也是這本書看懂瞭的，還是有一些收獲的。
评分給4星吧，比《linux內核源代碼情景分析》還是差一些，但是確實還是有一些可取的地方，比如對可執行文件的section和fragment的區彆，之前看 《程序員的自我修養》沒懂，看這本書明白瞭，還有就是物理內存管理，之前對NUMA的物理內存結構不理解，也是這本書看懂瞭的，還是有一些收獲的。
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