Linux内核源码深度解析:关键模块与工作原理

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本文档深入剖析了Linux内核源代码,旨在为Linux开发者提供详尽的参考指南。Linux作为开源操作系统,以其强大而灵活的特点吸引着众多开发者。它支持多任务处理、内存保护、虚拟内存(SMP和UP模式)、符合POSIX标准的网络功能以及丰富的图形用户界面和桌面环境,这些特性都体现在其源代码中。 本文特别关注了32位架构(arch/i386)的相关源文件,如`entry.S`(初始化引导代码)、`init_task.c`(初始任务处理)、`irq.c`和`irq.h`(中断处理)、`process.c`(进程管理)、`signal.c`(信号处理)、`smp.c`(对称多处理器支持)、`time.c`(时间管理)和`traps.c`(异常处理)。此外,还有`delay.c`(延迟函数)、`fault.c`(内存错误处理)、`init.c`(内存初始化)、`binfmt-elf.c`和`binfmt_java.c`(可执行文件格式解析)、`exec.c`(执行程序)、以及一系列头文件如`atomic.h`(原子操作)、`current.h`(当前上下文)、`dma.h`(DMA控制器)、`elf.h`(ELF二进制文件格式)、`hardirq.h`(硬中断处理)、`page.h`和`pgtable.h`(页面和页表)、`ptrace.h`(调试接口)、`semaphore.h`(信号量)、`shmparam.h`(共享内存参数)、`sigcontext.h`(信号上下文)、`signal.h`(信号处理机制)、`smp.h`(SMP功能)、`softirq.h`(软中断处理)等。 通过阅读和理解这些源代码,读者可以深入了解Linux内核的工作原理,例如如何协调并发进程、内存管理机制、异常处理流程以及核心组件的实现细节。这对于编写自己的应用程序或者进行系统级优化具有重要意义,因为这能帮助开发者更好地掌握操作系统底层运作,并为解决实际问题提供坚实的技术基础。 本文档是一份宝贵的资源,涵盖了Linux内核源代码的关键部分,适合深入研究者和开发人员使用,以提升技能和理解Linux操作系统的内核设计与实现。
2011-03-27 上传
本PDF电子书包含上下两册,共1576页,带目录,高清非扫描版本。 作者: 毛德操 胡希明 丛书名: Linux内核源代码情景分析 出版社:浙江大学出版社 目录 第1章 预备知识 1.1 Linux内核简介. 1.2 Intel X86 CPU系列的寻址方式 1.3 i386的页式内存管理机制 1.4 Linux内核源代码中的C语言代码 1.5 Linux内核源代码中的汇编语言代码 第2章 存储管理 2.1 Linux内存管理的基本框架 2.2 地址映射的全过程 2.3 几个重要的数据结构和函数 2.4 越界访问 2.5 用户堆栈的扩展 2.6 物理页面的使用和周转 2.7 物理页面的分配 2.8 页面的定期换出 2.9 页面的换入 2.10 内核缓冲区的管理 2.11 外部设备存储空间的地址映射 2.12 系统调用brk() 2.13 系统调用mmap() 第3章 中断、异常和系统调用 3.1 X86 CPU对中断的硬件支持 3.2 中断向量表IDT的初始化 3.3 中断请求队列的初始化 3.4 中断的响应和服务 3.5 软中断与Bottom Half 3.6 页面异常的进入和返回 3.7 时钟中断 3.8 系统调用 3.9 系统调用号与跳转表 第4章 进程与进程调度 4.1 进程四要素 4.2 进程三部曲:创建、执行与消亡 4.3 系统调用fork()、vfork()与clone() 4.4 系统调用execve() 4.5 系统调用exit()与wait4() 4.6 进程的调度与切换 4.7 强制性调度 4.8 系统调用nanosleep()和pause() 4.9 内核中的互斥操作 第5章 文件系统 5.1 概述 5.2 从路径名到目标节点 5.3 访问权限与文件安全性 5.4 文件系统的安装和拆卸 5.5 文件的打开与关闭 5.6 文件的写与读 5.7 其他文件操作 5.8 特殊文件系统/proc 第6章 传统的Unix进程间通信 6.1 概述 6.2 管道和系统调用pipe() 6.3 命名管道 6.4 信号 6.5 系统调用ptrace()和进程跟踪 6.6 报文传递 6.7 共享内存 6.8 信号量 第7章基于socket的进程间通信 7.1系统调用socket() 7.2函数sys—socket()——创建插口 7.3函数sys—bind()——指定插口地址 7.4函数sys—listen()——设定server插口 7.5函数sys—accept()——接受连接请求 7.6函数sys—connect()——请求连接 7.7报文的接收与发送 7.8插口的关闭 7.9其他 第8章设备驱动 8.1概述 8.2系统调用mknod() 8.3可安装模块 8.4PCI总线 8.5块设备的驱动 8.6字符设备驱动概述 8.7终端设备与汉字信息处理 8.8控制台的驱动 8.9通用串行外部总线USB 8.10系统调用select()以及异步输入/输出 8.11设备文件系统devfs 第9章多处理器SMP系统结构 9.1概述 9.2SMP结构中的互斥问题 9.3高速缓存与内存的一致性 9.4SMP结构中的中断机制 9.5SMP结构中的进程调度 9.6SMP系统的引导 第10章系统引导和初始化 10.1系统引导过程概述 10.2系统初始化(第一阶段) 10.3系统初始化(第二阶段) 10.4系统初始化(第三阶段) 10.5系统的关闭和重引导