Linux内核深度解析 PDF 电子书 X0151

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Java电子书：Linux内核深度解析   PDF 电子书 Java吧 java8.com
5 G3 R2 t  F- G: e
0 j8 w3 g! D9 g9 k4 B4 C; {作者:余华兵出版社:人民邮电出版社出版时间:2019年05月
. ~7 E( Y2 G1 v8 z8 M9 f' _
; t' \! o7 S3 k4 k+ J1 R6 C编号：166-Java吧资源免费-X0151【Java吧 java8.com】

& S! W- W7 A- m+ }
- g( ]* `4 N8 K- t. G3 {2 D7 e5 f
+ L$ T: u0 {3 t4 R* F目录：

第　1章 内核引导和初始化　1

9 a  d5 _1 R1 L* b* F1.1　到哪里读取引导程序　1
; ^. k) j, D/ J2 c
* d4 [0 b) c9 F  y6 E" O1.2　引导程序　1

1.2.1　入口_start　1

3 U2 _: J& ]# H* h2 I8 z/ o1.2.2　标号reset　2

1.2.3　函数_main　4

1.2.4　函数run_main_loop　6
& S" ~7 H" [- f9 V/ ^" ^/ Q
3 x9 p  Z# m1 n6 o1 @( t1.3　内核初始化　8
% x9 Q( R. a6 B5 `% L& T* \9 x
1.3.1　汇编语言部分　8
2 B% V! k) k: k- E2 ^9 n0 i3 ~; f
0 m2 R" p3 t0 ~% ]1.3.2　C语言部分　11

1.3.3　SMP系统的引导　12

, ^/ D3 T, V  w+ Y1.4　init进程　15

第　2章 进程管理　17
' E4 ]5 ~* D+ X0 T: C1 R
2.1　进程　17

2.2　命名空间　18
) G  d  |. g* p' r9 K) [+ k
6 M& o8 A- e  z- k/ ?2.3　进程标识符　20
. d9 U* C, a& M) y1 \
% b* o2 H( ]) s2.4　进程关系　21
! F$ B- m# A9 W/ H8 _
/ h# O& c2 _- n1 |. W+ j2.5　启动程序　23

3 d2 t; P& a6 _+ q. w2.5.1　创建新进程　23
; h+ v- I8 R; D* b0 Y
2.5.2　装载程序　41
1 M4 R* G8 g& m! e$ h1 k( a& f3 }( r
2.6　进程退出　48

! T9 z: O) ~2 w- Y0 x5 @$ i0 t; n2.6.1　线程组退出　49

2.6.2　终止进程　51
$ n7 R! v0 _0 t
2.6.3　查询子进程终止原因　53

2.7　进程状态　55

2.8　进程调度　55

2.8.1　调度策略　55
) k2 W8 V+ a! p$ e  e3 t( x( x& r
2.8.2　进程优先级　56
1 x' s: e5 X! @/ |7 I7 Y
4 H$ g7 x9 }, ?. X% R: W' g. ~2.8.3　调度类　57

; l8 z4 f5 i" I' }% G3 c/ t* p- H1 o2.8.4　运行队列　59

% K1 H" Y0 s+ }$ |! ~8 A+ j2.8.5　任务分组　60

7 Y1 x4 J' l" Y1 N: Z2.8.6　调度进程　65

3 X4 B  t7 z6 M2.8.7　调度时机　75

2.8.8　带宽管理　85
4 S3 A/ |0 i, P/ h7 S) O
2.9　SMP调度　93

2.9.1　进程的处理器亲和性　93
. q1 X' V4 k7 {0 ~( a
6 M4 t8 A$ K6 |3 E2.9.2　对调度器的扩展　96
( i; R+ ^- e, R- m/ F
* b5 b  Y3 K, F, w5 Z2.9.3　限期调度类的处理器负载均衡　96

1 J* ^* H5 l. }) j. f5 u2.9.4　实时调度类的处理器负载均衡　98

. g! k2 i2 A7 e1 c2.9.5　公平调度类的处理器负载均衡　99

2.9.6　迁移线程　108

2.9.7　隔离处理器　110

# D) {% ]$ l+ s, d! p" Q' R2.10　进程的安全上下文　111

第3章　内存管理　113
, ]( u" M' }4 u1 T9 O
3.1　概述　113

3.2　虚拟地址空间布局　115

6 S& B3 \% W/ j+ y8 y% M3.2.1　虚拟地址空间划分　115
( W: g* K2 c! f+ j! p
$ \; f  ?+ E( _. r; w3.2.2　用户虚拟地址空间布局　115
" Q4 v9 u. [2 L" Y
3.2.3　内核地址空间布局　121
7 N' h. b& ]! L0 a2 r" B
3.3　物理地址空间　122

6 `; W; A0 o8 X3 z8 H/ Q/ d3.4　内存映射　124
' z0 V, M  m( Q
3.4.1　应用编程接口　125

/ N( N8 s/ F5 }1 b3.4.2　数据结构　129

" i- u. T; ^0 a7 {5 m& ~, f9 D3.4.3　创建内存映射　133
% z/ p1 z2 ~9 i% f
3.4.4　虚拟内存过量提交策略　137

& L- C% x  S  q, U" F2 E4 ]3.4.5　删除内存映射　139

4 t' r: }5 A" Q3.5　物理内存组织　140
2 E/ M8 [- Z: I' C
; ^# X, B# T) s6 `! B3.5.1　体系结构　140

3.5.2　内存模型　140

3.5.3　三级结构　141
; p2 Q; }0 F# e) x# ]; m/ P& G% M
3.6　引导内存分配器　144
! B- q5 [2 h8 c7 z( H" r" p
; [: p' _0 Y3 l3.6.1　bootmem分配器　144

3.6.2　memblock分配器　145

3.6.3　物理内存信息　148

. Y' h0 [8 }' h" [- x5 k3.7　伙伴分配器　151

3.7.1　基本的伙伴分配器　151

3.7.2　分区的伙伴分配器　152
9 t' z' M/ G! X) [# i% v
3.7.3　根据可移动性分组　158

3.7.4　每处理器页集合　162

, J1 h+ Q3 A% r' M3.7.5　分配页　163
$ ~+ K" e- ^% g  r) M
! j8 R5 i+ A9 B3.7.6　释放页　181

3.8　块分配器　184

3.8.1　编程接口　185
+ g' i& f% K3 f) O: }0 ]
3.8.2　SLAB分配器　186
+ d2 t9 {6 v9 p4 y
3.8.3　SLUB分配器　197
* @  b" _1 ]: I4 E2 e! K) X
3.8.4　SLOB分配器　204

; R' _3 x- Y# L$ ?7 w8 h3.9　不连续页分配器　207

3 q7 @. E  R! G+ _0 n3.9.1　编程接口　207

7 }+ E% _$ i8 t7 D* B3.9.2　数据结构　208
8 A3 y& o% S. S0 s9 o
3.9.3　技术原理　209

" M0 |( W( b  {4 e5 h+ k( H! |3.10　每处理器内存分配器　210

3.10.1　编程接口　210

5 M# A$ Q  w. x0 b1 `3.10.2　技术原理　212

3.11　页表　219
( v; V! F7 o# I9 a5 N9 w7 i
3.11.1　统一的页表框架　219

3.11.2　ARM64处理器的页表　222

! I0 i' ^) M( i9 Y& ^1 O3.12　页表缓存　226
# t* k# W- ?% b; N
3.12.1　TLB表项格式　226
; Y1 m) }+ }% H0 ~; ^5 }
7 {1 M+ }7 B1 {9 v( f! z3.12.2　TLB管理　226

3.12.3　地址空间标识符　228
9 u4 d: {2 j% d- e; i3 H0 S
3.12.4　虚拟机标识符　232
4 P2 c/ ~2 h. F
3.13　巨型页　233
5 T) C5 x) |7 K  e" H
2 P) [2 d$ d3 Z3 r. I% X# d3.13.1　处理器对巨型页的支持　233

3 U: q5 N5 P1 E  V/ S5 o& }8 R3.13.2　标准巨型页　235
! o+ u0 R, v% z3 \4 K0 h
3.13.3　透明巨型页　245
' L8 T+ }* e# {+ l
% N" o3 A" ?7 i  }3.14　页错误异常处理　257
' d( R1 B7 x/ Y8 E, ~- d: E- O
3.14.1　处理器架构特定部分　257

! N$ r* x: |" X- P4 h+ `7 q3.14.2　用户空间页错误异常　266

! z! C: g! d/ J( w2 C0 d2 u3.14.3　内核模式页错误异常　283
, t3 ^) _4 F8 o- T
3.15　反碎片技术　288
: l' |. x+ ^5 H# A' T1 {. r* q
3.15.1　虚拟可移动区域　289
' c: A  l0 q& ~+ P; g& T
3.15.2　内存碎片整理　291
" P$ y, H- ?, G, u& j9 w( c- }
3.16　页回收　309
- M. D$ K$ P3 o' X  A2 u* ~% j. b
3.16.1　数据结构　310

* ~! e/ J4 e2 A4 y  X4 `$ j! ~" p3.16.2　发起页回收　317
6 f' J- y* M: ?9 K
3.16.3　计算扫描的页数　320

8 ~; K7 q* i+ J8 ]8 N2 ~8 z5 M7 q3.16.4　收缩活动页链表　321

( h9 [' |' }" e" w1 k3.16.5　回收不活动页　323

5 `% m  R. D: Z0 j3.16.6　页交换　325
% j2 E2 _7 W" Q  o# p0 z! I' x/ J
3.16.7　回收slab缓存　335

; Z2 H# o( u5 R3 p) ?3 }8 [3.17　内存耗尽杀手　338
, q# H% d$ k5 I" h7 ?; ]: g& Z( ~
6 v2 i5 M% x+ G9 ^4 p8 Z3.17.1　使用方法　338
8 c% M4 }$ M3 {5 L% j6 N
3.17.2　技术原理　338
/ F% M. N3 K7 i
3.18　内存资源控制器　340

- D- ]& E- Y% n: [* e5 [, F3.18.1　使用方法　340
- S5 `! o# N4 @) {
0 a3 _+ q" l# J' e+ D3.18.2　技术原理　344

3.19　处理器缓存　370

3.19.1　缓存结构　370

3.19.2　缓存策略　372

# m0 n- \, D) D1 U' |: X3.19.3　缓存维护　374

7 I/ _$ u2 Y2 l) i6 Z3 [4 N/ l3.19.4　SMP缓存一致性　378
' ^5 a8 @1 {% B2 r$ x4 O
3.19.5　利用缓存提高性能的编程技巧　383

& V+ R3 D! _# h5 d7 t2 S. z% n# V3.20　连续内存分配器　384

3.20.1　使用方法　385
0 P* X) `/ e8 K
3.20.2　技术原理　386

3.21　userfaultfd　391

# v5 }$ {: |" \; `3.21.1　使用方法　391

3.21.2　技术原理　395

3.22　内存错误检测工具KASAN　401
7 }- l0 b/ G1 s& O8 U/ _* A  _
4 y8 x- M) M2 b4 K( T3.22.1　使用方法　401

8 o% N3 I/ w1 a! M. G* @3.22.2　技术原理　402
% g" J! g# g' p) u2 I/ w2 e5 @$ {% S1 [
" ~  F1 p/ ^- j5 U3 W第4章　中断、异常和系统调用　403
0 d$ ]7 D3 o/ E/ N" ^: {& e
' P; A: P8 }! L7 M4.1　ARM64异常处理　403

# A' W# }5 Q$ I9 c+ k  F  f; S+ w4.1.1　异常级别　403

4.1.2　异常分类　404

4.1.3　异常向量表　405
# J3 t" M( ]+ f: `5 ~
4.1.4　异常处理　407
6 s0 s2 X8 L  h- y* e0 j
) o5 M1 |3 p& O: F" s7 w4.2　中断　411

4.2.1　中断控制器　412

4.2.2　中断域　413

4.2.3　中断控制器驱动初始化　415
( r9 e" X" e, D9 F
. p* y5 J9 n/ r1 B# |4.2.4　Linux中断处理　422

* c4 l6 E  l% c/ U% B$ g1 S' ^$ Z4.2.5　中断线程化　428

( h+ |: _0 [0 j7 q9 v& m! L7 B% ^4.2.6　禁止/开启中断　430

8 c2 V+ W( r* |$ m7 }5 e0 N' w# X* _4.2.7　禁止/开启单个中断　431

4.2.8　中断亲和性　431

( k1 s# X8 k6 P. Q2 N4.2.9　处理器间中断　432

4.3　中断下半部　434

4.3.1　软中断　435
: g, o5 t( M- S7 M$ j
4.3.2　小任务　441
1 o) G! q" c* I/ O
4.3.3　工作队列　444

4.4　系统调用　457

$ ^- T9 D. S& z( E8 t6 f4.4.1　定义系统调用　457
- W, s% F$ j, z* {
# R- z3 }; N3 j9 R, T8 U; `' I) `* m4.4.2　执行系统调用　459
, C. @) f; `8 r  ~3 }$ q. I
6 K: g. o. q6 {) B- k, a  n( i第5章　内核互斥技术　463

5.1　信号量　464

- j5 X) p' _6 M0 L! E# i# R( X% O1 y5.2　读写信号量　465
; y5 b  L* o9 ?' z$ @
$ |. L5 P) `" `7 h5.3　互斥锁　466

5.4　实时互斥锁　467

: x, e' I! r; `/ k( `5.5　原子变量　468
, @9 l8 `+ r# Y! @& i6 q
3 `& X) ~7 K4 J; d" S, V5.6　自旋锁　472
6 e7 v/ C. H2 `8 }2 @) b2 m
5.7　读写自旋锁　476
. I' w7 y" o+ O. [
5.8　顺序锁　478

0 s4 H) V! G! M* N# |, c. `7 d5.8.1　完整版的顺序锁　479
& S( f$ ^+ A( F7 R: T4 }% g( Y$ {
5.8.2　只提供序列号的顺序锁　481
$ {8 y! s2 w" P8 c/ S* J8 R
5.9　禁止内核抢占　482
# p$ k9 H% Q& |+ ^% a! \3 T8 s
5.10　进程和软中断互斥　483
5 F3 X* u, Y; _7 o3 y1 }* G9 h; K" Z
3 N$ N. A* y6 e# _5.11　进程和硬中断互斥　483

5.12　每处理器变量　484

' V" ?$ K3 U+ H1 S* d$ b8 @5.12.1　静态每处理器变量　484

5.12.2　动态每处理器变量　484

5.12.3　访问每处理器变量　485
, W1 j4 @: g+ g' G* b& j( h! `
5.13　每处理器计数器　485

% N6 o8 O" B) h4 K# m/ A5.14　内存屏障　487

7 e5 b, q5 b- k5.14.1　编译器屏障　488
/ g1 P8 H9 k4 t4 i$ F
5.14.2　处理器内存屏障　489

8 \( H8 X. t# J& \5 e5.14.3　MMIO写屏障　492

5 w# y+ W4 e* B, f5.14.4　隐含内存屏障　493
1 m  J- n3 h0 l8 }) v/ _' A) P
5.14.5　ARM64处理器内存屏障　493
: Z4 q) w- D$ l. ~
3 M" Z: V" L5 Q7 V% M5.15　RCU　495

5.15.1　使用方法　496
% B, S  v( {1 r* l  o' v
4 f" r5 \% P; I5.15.2　技术原理　504
& B- R1 ]( P/ Z6 X8 Z" v
5.16　可睡眠RCU　533

5.16.1　使用方法　533

5.16.2　技术原理　534
4 `, P" ~% a( F3 h. Q
0 _  _; d0 \0 G5.17　死锁检测工具lockdep　542

5.17.1　使用方法　543
* ~& s. }# i7 N8 }) k! Q
5.17.2　技术原理　543

第6章　文件系统　548
- ?7 H" m" \2 W# h: Q" Q* K
6.1　概述　548

6.1.1　用户空间层面　549

" \3 p4 E! r$ ~6.1.2　硬件层面　549
. `/ [3 O7 @! `# x' L8 O! x
9 h/ S) ~) |5 @' p+ H! x" B6.1.3　内核空间层面　550

6.2　虚拟文件系统的数据结构　552

6.2.1　超级块　552

6.2.2　挂载描述符　554

2 Y4 _/ y& T  b- d/ G: S4 h6.2.3　文件系统类型　555

2 I% P& N: m+ p7 x5 p+ t3 h6.2.4　索引节点　556
9 B; I$ p% l! M: U; |# G
6.2.5　目录项　559

6.2.6　文件的打开实例和打开文件表　561

" P/ D7 {7 C& d! x6.3　注册文件系统类型　563
3 X) q4 y: Z4 z" O& I0 i% r( B* Z
6.4　挂载文件系统　564

6.4.1　系统调用mount　566

6.4.2　绑定挂载　567
3 f# G5 B8 D+ s  j3 a
6.4.3　挂载命名空间　568

5 H  d1 z( z- N0 W6.4.4　挂载根文件系统　574
% \+ w8 S7 ~6 q, N2 K' c1 ?
6.5　打开文件　580

8 d1 L. k6 Y# d. c5 j6.5.1　编程接口　580
) p; f2 R9 ]- E6 u/ ~
; G1 D9 G" T  k1 N( i( t6.5.2　技术原理　582
( T# G! p/ |1 \* B
6.6　关闭文件　591

, ?/ |6 H' Q8 C* Y3 L6.7　创建文件　593
. O; x9 z  S  ~8 F; t, r/ q; W6 D
. J1 u/ \8 `3 i1 ?6.7.1　使用方法　593

3 x3 [. i& M) i6.7.2　技术原理　594
: y  Z8 @/ _1 c. b
* N3 T: m# b5 e0 @: i7 n6.8　删除文件　595
7 g- Y: M( G2 f  {6 }4 |. e
6.8.1　使用方法　595

  D& J. g8 E0 S6.8.2　技术原理　595

6.9　设置文件权限　597
% B# ]0 S+ I/ _, ?$ s3 Y5 \" d
. ], i  ?$ R! o; V; m( E# h8 M6.9.1　使用方法　597

6 B& a) T' {5 R3 g) y) o7 \6.9.2　技术原理　598
( d& ~" p; b9 m( u" q
* V8 Z1 T% _6 r0 @; }6.10　页缓存　599

6.10.1　地址空间　600

6.10.2　基数树　601
0 n2 _$ x6 k' L, x  Y# z
6.10.3　编程接口　602
+ j5 [1 P( d5 |# {+ R
6.11　读文件　602
( P# S8 j9 a2 v0 p' {# s) f. h
8 w8 P3 {0 x/ W4 o6.11.1　编程接口　602

6.11.2　技术原理　603

6.12　写文件　606
7 r- O3 W, ]; v7 G% X2 |2 Y
6.12.1　编程接口　606

6.12.2　技术原理　607
; Y, f6 p: M3 n0 f: s; e1 C- S' ^
4 W  V% p* A4 U5 P7 m" H6.13　文件回写　610
$ c- N& n3 G0 W8 f5 E* l3 Q
6.13.1　编程接口　610
/ m6 |$ o# l6 [4 y8 g4 U
4 L$ A  H6 o" ~7 Y( i8 {( U$ _6.13.2　技术原理　610
( B7 k8 q7 X5 g& x1 F: J, ^: I$ L) }
2 V; @* M2 N2 v- ]9 J6.14　DAX　618
java8.com
: i, J1 ]. U+ X" i6.14.1　使用方法　618
( V6 T( `" q/ g9 d1 v7 x
/ k6 T6 }6 ?6 k6.14.2　技术原理　618
3 {. P9 d1 w  {' _
6.15　常用的文件系统类型　621
3 h1 V( F5 ~8 u+ Y
8 i, i  }7 K" _" y/ @5 [结束语　622

* x% O- P$ @, B6 f" R( S4 k2 S

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