Linux内核深度解析：存储管理与进程调度

"Linux内核源代码情景分析" 本书由毛德操和胡希明撰写，主要探讨了Linux内核的深层工作原理，包括预备知识、存储管理、中断、异常和系统调用、进程与进程调度、文件系统以及进程间通信等多个关键领域。以下是这些章节的详细内容概览： 1. 预备知识： - Linux内核简介：介绍了Linux内核作为操作系统的核心，其在计算机系统中的角色和功能。 - Intel X86 CPU系列的寻址方式：讲解了X86架构下的线性地址和物理地址的概念，以及不同寻址模式。 - i386的页式内存管理机制：详细阐述了页表、页全局目录和页目录的工作原理，以及如何进行地址转换。 - C语言和汇编语言在内核中的应用：说明了内核中为何会使用这两种编程语言，并解释了它们各自的用途。 2. 存储管理： - 内存管理框架：概述了Linux内核如何组织和管理内存，包括页表、页缓存等。 - 地址映射：详述了从虚拟地址到物理地址的映射过程。 - 数据结构与函数：讨论了如页表项、页帧号等关键数据结构，以及如何使用它们进行内存操作。 - 越界访问的检测和处理：讲述了如何防止和处理内存访问错误。 - 用户堆栈管理：分析了堆栈的增长和收缩机制。 - 物理页面的分配与周转：涵盖了页面的分配策略和回收机制。 - 页面的换入换出：讨论了如何进行页面调度以优化内存使用。 3. 中断、异常和系统调用： - 中断硬件支持：讲解了X86处理器的中断处理机制。 - IDT初始化：说明了中断描述符表的建立过程。 - 中断处理：阐述了中断服务例程的执行和中断返回。 - 软中断和Bottom Half：介绍了中断下半部（Bottom Half）在处理中断延迟任务中的作用。 - 页面异常处理：详细描述了页面错误的捕获和恢复。 - 时钟中断：讨论了系统时间更新和调度器定时器的实现。 - 系统调用机制：说明了系统调用的入口和执行流程。 4. 进程与进程调度： - 进程四要素：进程状态、上下文、控制块和调度。 - 进程生命周期：创建、执行、结束的过程。 - fork、vfork和clone系统调用：详细解析了这三种创建新进程的方法。 - execve系统调用：用于替换进程的执行体。 - exit和wait4系统调用：处理进程终止和等待子进程的机制。 - 进程调度与切换：包括调度算法、调度器的运作，以及进程上下文的切换。 - 强制性调度：讲述了在特定情况下的调度策略。 - nanosleep和pause系统调用：提供了低级的睡眠和等待机制。 - 互斥操作：讨论了内核级别的同步原语。 5. 文件系统： - 文件系统概述：概述了文件系统的作用和基本组成。 - 路径解析：解释了如何从路径名找到实际的文件或目录。 - 访问控制：介绍了权限检查和文件安全。 - 安装和卸载文件系统：描述了挂载和卸载操作的流程。 - 文件操作：包括打开、关闭、读写等基本操作。 - 特殊文件系统/proc：说明了这个伪文件系统如何提供系统信息。 6. Unix进程间通信： - 概述：概述了进程间通信的不同方法。 - 管道和pipe系统调用：介绍了无名管道和命名管道的使用。 - 信号：讲解了信号在进程间通信中的作用。 - ptrace和进程跟踪：详细阐述了调试工具ptrace的工作原理。 - 报文传递：包括消息队列的使用。 - 共享内存：讨论了进程间共享数据段的方法。 - 信号量：介绍了同步和互斥的信号量机制。 7. 基于socket的进程间通信： - socket系统调用：创建套接字并建立网络连接的基础。 - bind、listen、accept和connect：详细解析了网络通信的关键步骤。 - 报文接收与发送：讲述了如何通过socket进行数据传输。 这本书全面而深入地探讨了Linux内核的各个方面，对于理解操作系统底层工作原理、内核开发或者系统级编程人员来说，是一本宝贵的参考资料。