《奔跑吧Linux内核：入门篇》配套课件

编辑推荐

1.原理 基础，从调试Linux内核到动手编写一个简单的内核模块，真正从零开始学习Linux内核。2.实验 案例，70余个创新实验贯穿全书，与你分享业内一线项目经验。3.课件 视频，教学资源丰富，视频讲解透彻，与你共享精品在线配套资源（可在异步社区下载）。4.涵盖当前Linux社区中新的开发工具和社区运作方式，反映Linux内核社区新发展。 

内容简介

本书是一本介绍Linux内核实践的入门书，基于Linux 4.0内核，重点讲解Linux内核的理论和实验。本书分为12章，包括Linux系统入门、Linux内核基础知识、内核编译和调试、内核模块、简单的字符设备驱动、系统调用、内存管理、进程管理、同步管理、中断管理、调试和性能优化，以及如何参与开源社区等内容。此外，本书还介绍了Linux内核社区常用的开发工具和理论，如Vim 8和git工具等。书中包括70多个实验，帮助读者深入理解Linux内核。

作者简介

张天飞，笔名“笨叔叔”，Linux内核爱好者，从事Linux内核和驱动开发十余年，曾在多家芯片公司从事过手机芯片底层软件开发和客户支持工作。著有《奔跑吧 Linux内核》一书。

目录

• 第 1章  Linux系统入门 1
• 1.1  Linux的发展历史 1
• 1.2  Linux发行版 2
• 1.2.1  Red Hat Linux 2
• 1.2.2  Debian Linux 3
• 1.2.3  SuSE Linux 4
• 1.2.4  优麒麟Linux 4
• 1.3  Linux内核 5
• 1.3.1  宏内核和微内核 5
• 1.3.2  Linux内核概貌 6
• 1.4  如何学习Linux内核 9
• 1.5  Linux内核实验入门 10
• 1.5.1  实验1：在虚拟机中安装
• 优麒麟Linux 18.04系统 10
• 1.5.2  实验2：给优麒麟Linux系统
• 更换“心脏” 14
• 1.5.3  实验3：使用定制的内核
• runninglinuxkernel 15
• 1.5.4  实验4：如何编译和运行一个
• ARM Linux内核 19
• 第 2章  Linux内核基础知识 22
• 2.1  Linux常用的编译工具 22
• 2.1.1  GCC工具 22
• 2.1.2  ARM GCC 23
• 2.1.3  GCC编译 24
• 2.2  Linux内核中常用的C语言技巧 25
• 2.3  Linux内核中常用的数据结构和
• 算法 31
• 2.3.1  链表 31
• 2.3.2  红黑树 34
• 2.3.3  无锁环形缓冲区 36
• 2.4  Vim工具的使用 38
• 2.4.1  Vim 8介绍 38
• 2.4.2  Vim的基本模式 38
• 2.4.3  Vim中3种模式的切换 39
• 2.4.4  Vim光标的移动 40
• 2.4.5  删除、复制和粘贴 41
• 2.4.6  查找和替换 41
• 2.4.7  文件相关 41
• 2.5  git工具的使用 42
• 2.5.1  安装git 43
• 2.5.2  git基本操作 43
• 2.5.3  分支管理 46
• 2.6  实验 48
• 2.6.1  实验1：GCC编译 48
• 2.6.2  实验2：内核链表 51
• 2.6.3  实验3：红黑树 52
• 2.6.4  实验4：使用Vim工具 52
• 2.6.5  实验5：把Vim打造成一个
• 强大的IDE编辑工具 52
• 2.6.6  实验6：建立一个git本地
• 仓库 60
• 2.6.7  实验7：解决合并分支
• 冲突 62
• 2.6.8  实验8：利用git来管理Linux
• 内核开发 65
• 2.6.9  实验9：利用git来管理项目
• 代码 67
• 第3章  内核编译和调试 73
• 3.1  内核配置 73
• 3.1.1  内核配置工具 73
• 3.1.2  .config文件 74
• 3.2  实验1：通过QEMU调试ARM Linux
• 内核 76
• 3.3  实验2：通过QEMU调试ARMv8的
• Linux内核 78
• 3.4  实验3：通过Eclipse+QEMU单步调
• 试内核 81
• 3.5  实验4：在QEMU中添加文件系统的
• 支持 85
• 第4章  内核模块 86
• 4.1  从一个内核模块开始 86
• 4.2  模块参数 90
• 4.3  符号共享 92
• 4.4  实验 93
• 4.4.1  实验1：编写一个简单的内核
• 模块 93
• 4.4.2  实验2：向内核模块传递
• 参数 95
• 4.4.3  实验3：在模块之间导出
• 符号 95
• 第5章  简单的字符设备驱动 96
• 5.1  实验1：从一个简单的字符设备
• 开始 97
• 5.2  字符设备驱动详解 102
• 5.2.1  字符设备驱动的抽象 102
• 5.2.2  设备号的管理 104
• 5.2.3  设备节点 104
• 5.2.4  字符设备操作方法集 105
• 5.3  实验2：使用misc机制来创建
• 设备 107
• 5.4  一个简单的虚拟设备 109
• 5.4.1  实验3：为虚拟设备编写
• 驱动 109
• 5.4.2  实验4：使用KFIFO改进
• 设备驱动 112
• 5.5  阻塞I/O和非阻塞I/O 115
• 5.5.1  实验5：把虚拟设备驱动改成
• 非阻塞模式 115
• 5.5.2  实验6：把虚拟设备驱动改成
• 阻塞模式 118
• 5.6  I/O多路复用 122
• 5.6.1  Linux的I/O多路复用 122
• 5.6.2  实验7：向虚拟设备中添加
• I/O多路复用支持 123
• 5.7  实验8：为什么不能唤醒读写
• 进程 128
• 5.8  实验9：向虚拟设备中添加异步
• 通知 129
• 5.9  本章小结 133
• 第6章  系统调用 134
• 6.1  系统调用概念 134
• 6.1.1  系统调用和POSIX标准 135
• 6.1.2  系统调用表 135
• 6.1.3  用程序访问系统调用 136
• 6.1.4  新增系统调用 137
• 6.2  实验 137
• 6.2.1  实验1：在ARM32机器上
• 新增一个系统调用 137
• 6.2.2  实验2：在优麒麟Linux机器
• 上新增一个系统调用 138
• 第7章  内存管理 139
• 7.1  从硬件角度看内存管理 139
• 7.1.1  内存管理的“远古
• 时代” 139
• 7.1.2  分段机制 141
• 7.1.3  分页机制 142
• 7.1.4  虚拟地址到物理地址的
• 转换 143
• 7.2  从软件角度看内存管理 144
• 7.2.1  free命令 144
• 7.2.2  从应用编程角度看
• 内存管理 145
• 7.2.3  从内存布局图角度看内存
• 管理 146
• 7.2.4  从进程角度看内存管理 150
• 7.3  物理内存管理 154
• 7.3.1  物理页面 155
• 7.3.2  内存管理区 159
• 7.3.3  分配和释放页面 162
• 7.3.4  分配小块内存 170
• 7.4  虚拟内存管理 177
• 7.4.1  进程地址空间 177
• 7.4.2  内存描述符mm_struct 178
• 7.4.3  VMA管理 180
• 7.4.4  malloc分配函数 183
• 7.4.5  mmap 185
• 7.5  缺页异常 188
• 7.5.1  do_page_fault函数 189
• 7.5.2  匿名页面缺页异常 190
• 7.5.3  文件映射缺页中断 190
• 7.5.4  写时复制缺页异常 191
• 7.5.5  缺页异常小结 192
• 7.6  内存短缺 193
• 7.6.1  页面回收算法 193
• 7.6.2  OOM Killer机制 194
• 7.7  内存管理实验 195
• 7.7.1  实验1：查看系统内存
• 信息 195
• 7.7.2  实验2：获取系统的物理
• 内存信息 197
• 7.7.3  实验3：分配内存 199
• 7.7.4  实验4：slab 200
• 7.7.5  实验5：VMA 201
• 7.7.6  实验6：mmap 203
• 7.7.7  实验7：映射用户内存 203
• 7.7.8  实验8：OOM 204
• 第8章  进程管理 205
• 8.1  进程 205
• 8.1.1  进程的来由 205
• 8.1.2  进程描述符 207
• 8.1.3  进程的生命周期 209
• 8.1.4  进程标识 212
• 8.1.5  进程间的家族关系 212
• 8.1.6  获取当前进程 214
• 8.2  进程的创建和终止 216
• 8.2.1  写时复制技术 216
• 8.2.2  fork()函数 217
• 8.2.3  vfork()函数 218
• 8.2.4  clone()函数 218
• 8.2.5  内核线程 219
• 8.2.6  do_fork()函数 219
• 8.2.7  终止进程 221
• 8.2.8  僵尸进程和托孤进程 222
• 8.2.9  进程0和进程1 222
• 8.3  进程调度 223
• 8.3.1  进程分类 224
• 8.3.2  进程优先级 224
• 8.3.3  时间片 225
• 8.3.4  经典调度算法 225
• 8.3.5  Linux O(n)调度算法 228
• 8.3.6  Linux O(1)调度算法 228
• 8.3.7  Linux CFS调度算法 228
• 8.3.8  进程切换 233
• 8.3.9  与调度相关的数据结构 239
• 8.4  多核调度 241
• 8.4.1  调度域和调度组 241
• 8.4.2  负载计算 244
• 8.4.3  负载均衡算法 245
• 8.5  实验 246
• 8.5.1  实验1：fork和clone 246
• 8.5.2  实验2：内核线程 247
• 8.5.3  实验3：后台守护进程 247
• 8.5.4  实验4：进程权限 247
• 8.5.5  实验5：设置优先级 247
• 8.5.6  实验6：per-cpu变量 248
• 第9章  同步管理 250
• 9.1  原子操作与内存屏障 251
• 9.1.1  原子操作 251
• 9.1.2  内存屏障 253
• 9.2  自旋锁机制 254
• 9.2.1  自旋锁定义 254
• 9.2.2  自旋锁变种 256
• 9.2.3  自旋锁和raw_spin_lock 257
• 9.2.4  自旋锁的改进 257
• 9.3  信号量 258
• 9.4  互斥体 259
• 9.5  读写锁 261
• 9.5.1  读写锁定义 261
• 9.5.2  读写信号量 262
• 9.6  RCU 264
• 9.7  等待队列 267
• 9.7.1  等待队列头 267
• 9.7.2  等待队列节点 268
• 9.8  实验 269
• 9.8.1  实验1：自旋锁 269
• 9.8.2  实验2：互斥锁 269
• 9.8.3  实验3：RCU 269
• 第 10章  中断管理 270
• 10.1  Linux中断管理机制 270
• 10.1.1  ARM中断控制器 271
• 10.1.2  硬件中断号和Linux中断
• 号的映射 275
• 10.1.3  注册中断 276
• 10.2  软中断和tasklet 278
• 10.2.1  SoftIRQ软中断 279
• 10.2.2  tasklet 280
• 10.2.3  local_bh_disable/local_bh_
• enable 281
• 10.2.4  本节小结 282
• 10.3  工作队列机制 282
• 10.3.1  工作队列类型 283
• 10.3.2  使用工作队列 285
• 10.3.3  本节小结 285
• 10.4  实验 286
• 10.4.1  实验1：tasklet 286
• 10.4.2  实验2：工作队列 286
• 10.4.3  实验3：定时器和内核
• 线程 287
• 第 11章  调试和性能优化 288
• 11.1  printk和动态输出 289
• 11.1.1  printk输出函数 289
• 11.1.2  动态输出 290
• 11.1.3  实验1：printk 292
• 11.1.4  实验2：动态输出 292
• 11.2  proc和debugfs 293
• 11.2.1  proc文件系统 293
• 11.2.2  sys文件系统 295
• 11.2.3  debugfs 296
• 11.2.4  实验3：procfs 297
• 11.2.5  实验4：sysfs 298
• 11.2.6  实验5：debugfs 300
• 11.3  ftrace 301
• 11.3.1  irqs跟踪器 302
• 11.3.2  preemptoff跟踪器 304
• 11.3.3  preemptirqsoff跟踪器 305
• 11.3.4  function跟踪器 306
• 11.3.5  动态ftrace 307
• 11.3.6  事件跟踪 308
• 11.3.7  实验6：使用frace 310
• 11.3.8  实验7：添加一个新的
• 跟踪点 311
• 11.3.9  实验8：使用示踪标志 314
• 11.3.10  实验9：使用kernelshark
• 来分析数据 317
• 11.4  实验10：分析oops错误 319
• 11.5  perf性能分析工具 323
• 11.5.1  实验11：使用perf工具来
• 进行性能分析 328
• 11.5.2  实验12：采集perf数据生成
• 火焰图 329
• 11.6  内存检测 329
• 11.6.1  实验13：使用slub_debug
• 检查内存泄漏 330
• 11.6.2  实验14：使用kmemleak
• 检查内存泄漏 335
• 11.6.3  实验15：使用kasan检查
• 内存泄漏 337
• 11.6.4  实验16：使用valgrind
• 检查内存泄漏 340
• 11.7  实验17：kdump 342
• 11.8  性能和测试 348
• 11.8.1  性能测试概述 348
• 11.8.2  实验18：使用lkp-tests工具
• 进行性能测试 349
• 第 12章  开源社区 350
• 12.1  什么是开源社区 350
• 12.1.1  开源软件的发展历史 350
• 12.1.2  Linux基金会 351
• 12.1.3  开源协议 351
• 12.1.4  Linux内核社区 353
• 12.1.5  国内开源社区 354
• 12.2  参与开源社区 354
• 12.2.1  参与开源项目的好处 354
• 12.2.2  如何参与开源项目 355
• 12.3  实验1：使用cppcheck检查
• 代码 356
• 12.4  实验2：提交* 一个Linux内核
• 补丁 357
• 12.5  实验3：管理和提交多个补丁
• 组成的补丁集 359
• 12.6  实验4：在Gitee中创建一个
• 开源项目 363
• 参考文献 366