本書內容豐富，講解清晰透徹，不僅適合有一定Linux相關基礎的人員，包括從事與Linux相關的開發(fā)人員、操作系統(tǒng)的研究人員、嵌入式開發(fā)人員及Android底層開發(fā)人員等學習和使用，而且適合作為對Linux感興趣的程序員的學習用書，也可以作為大專院校相關專業(yè)師生的學習用書和培訓學校的教材。
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編輯推薦
本書基于Linux5.0內核的源代碼講述Linux內核中核心模塊的實現(xiàn)。
內容簡介
本書共9章，主要內容包括處理器架構、ARM64在Linux內核中的實現(xiàn)、內存管理之預備知識、物理內存與虛擬內存、內存管理之高級主題、內存管理之實戰(zhàn)案例、進程管理之基本概念、進程管理之調度和負載均衡、進程管理之調試與案例分析。
章節(jié)目錄
- 版權信息
- 版權
- 內容提要
- 模擬面試題
- 前 言
- 致 謝
- 如何閱讀本書
- 服務與支持
- 第1章 處理器架構
- 1.1 處理器架構介紹
- 1.1.1 精簡指令集和復雜指令集
- 1.1.2 大/小端字節(jié)序
- 1.1.3 一條存儲讀寫指令的執(zhí)行全過程
- 1.1.4 內存屏障產(chǎn)生的原因
- 1.1.5 高速緩存的工作方式
- 1.1.6 高速緩存的映射方式
- 1.1.7 組相聯(lián)的高速緩存
- 1.1.8 PIPT和VIVT的區(qū)別
- 1.1.9 頁表的創(chuàng)建和查詢過程
- 1.1.10 TLB
- 1.1.11 MESI協(xié)議
- 1.1.12 高速緩存?zhèn)喂蚕?/a>
- 1.1.13 高速緩存在Linux內核中的應用
- 1.1.14 ARM的大/小核架構
- 1.1.15 高速緩存一致性和一致性內存模型
- 1.1.16 高速緩存的回寫策略和替換策略
- 1.1.17 NUMA
- 1.1.18 ARM處理器設計
- 1.1.19 最新進展
- 1.2 ARM64架構
- 1.2.1 ARMv8-A架構
- 1.2.2 采用ARMv8架構的常見處理器內核
- 1.2.3 ARMv8架構中的基本概念
- 1.2.4 ARMv8處理器執(zhí)行狀態(tài)
- 1.2.5 ARMv8支持的數(shù)據(jù)寬度
- 1.2.6 不對齊訪問
- 1.3 ARMv8寄存器
- 1.3.1 通用寄存器
- 1.3.2 處理器狀態(tài)
- 1.3.3 特殊寄存器
- 1.3.4 系統(tǒng)寄存器
- 1.4 A64指令集
- 1.4.1 常用的算術和搬移指令
- 1.4.2 乘法和除法指令
- 1.4.3 移位操作指令
- 1.4.4 位操作指令
- 1.4.5 條件操作
- 1.4.6 內存加載指令
- 1.4.7 多字節(jié)內存加載和存儲指令
- 1.4.8 非特權訪問級別的加載和存儲指令
- 1.4.9 內存屏障指令簡介
- 1.4.10 獨占內存訪問指令
- 1.4.11 跳轉與比較指令
- 1.4.12 異常處理指令
- 1.4.13 系統(tǒng)寄存器訪問指令
- 1.5 GCC內聯(lián)匯編
- 1.6 函數(shù)調用標準和棧布局
- 1.7 ARM64異常處理
- 1.7.1 異常類型
- 1.7.2 同步異常和異步異常
- 1.7.3 異常發(fā)生后的處理
- 第2章 ARM64在Linux內核中的實現(xiàn)
- 2.1 ARM64內存管理
- 2.1.1 頁表
- 2.1.2 頁表映射
- 2.1.3 頁表項描述符
- 2.1.4 Linux內核中的頁表
- 2.1.5 ARM64內核內存分布
- 2.1.6 案例分析：ARM64的頁表映射過程
- 2.2 高速緩存管理
- 2.3 TLB管理
- 2.4 內存屬性
- 2.4.1 內存屬性
- 2.4.2 高速緩存共享屬性
- 2.5 內存屏障
- 2.5.1 內存屏障指令
- 2.5.2 加載-獲取屏障原語與存儲-釋放屏障原語
- 2.6 Linux內核匯編代碼分析
- 2.6.1 鏈接文件基礎知識
- 2.6.2 vmlinux.lds.S文件分析
- 2.6.3 啟動匯編代碼
- 2.6.4 創(chuàng)建恒等映射和內核映像映射
- 2.6.5 __cpu_setup函數(shù)分析
- 2.6.6 __primary_switch函數(shù)分析
- 2.7 關于頁表的常見疑問
- 2.7.1 關于下一級頁表基地址
- 2.7.2 軟件遍歷頁表
- 第3章 內存管理之預備知識
- 3.1 從硬件角度看內存管理
- 3.1.1 內存管理的“遠古時代”
- 3.1.2 分段機制
- 3.1.3 分頁機制
- 3.1.4 虛擬地址到物理地址的轉換
- 3.2 從軟件角度看內存管理
- 3.2.1 從Linux系統(tǒng)使用者的角度看內存管理
- 3.2.2 從Linux應用程序開發(fā)人員的角度看內存管理
- 3.2.3 從內存分布的角度看內存管理
- 3.2.4 從進程的角度看內存管理
- 3.2.5 從Linux內核的角度看內存管理
- 3.3 物理內存管理之預備知識
- 3.3.1 內存架構之UMA和NUMA
- 3.3.2 內存管理之數(shù)據(jù)結構
- 3.3.3 內存大小
- 3.3.4 物理內存映射
- 3.3.5 zone初始化
- 3.3.6 空間劃分
- 3.3.7 物理內存初始化
- 第4章 物理內存與虛擬內存
- 4.1 頁面分配之快速路徑
- 4.1.1 分配物理頁面的接口函數(shù)
- 4.1.2 分配掩碼
- 4.1.3 alloc_pages()函數(shù)
- 4.1.4 get_page_from_freelist()函數(shù)
- 4.1.5 zone_watermark_fast()函數(shù)
- 4.1.6 rmqueue()函數(shù)
- 4.1.7 釋放頁面
- 4.1.8 小結
- 4.2 slab分配器
- 4.2.1 slab分配器產(chǎn)生的背景
- 4.2.2 創(chuàng)建slab描述符
- 4.2.3 slab分配器的內存布局
- 4.2.4 配置slab描述符
- 4.2.5 分配slab對象
- 4.2.6 釋放slab緩存對象
- 4.2.7 slab分配器和伙伴系統(tǒng)的接口函數(shù)
- 4.2.8 管理區(qū)
- 4.2.9 kmalloc()
- 4.2.10 小結
- 4.3 vmalloc()
- 4.4 虛擬內存管理之進程地址空間
- 4.4.1 進程地址空間
- 4.4.2 mm_struct數(shù)據(jù)結構
- 4.4.3 VMA數(shù)據(jù)結構
- 4.4.4 VMA的屬性
- 4.4.5 查找VMA
- 4.4.6 插入VMA
- 4.4.7 合并VMA
- 4.4.8 紅黑樹例子
- 4.4.9 小結
- 4.5 malloc()
- 4.5.1 brk系統(tǒng)調用
- 4.5.2 用戶態(tài)地址空間劃分
- 4.5.3 __do_sys_brk()函數(shù)
- 4.5.4 do_brk_flags()函數(shù)
- 4.5.5 ＿mm＿populate()函數(shù)
- 4.5.6 get_user_pages()函數(shù)
- 4.5.7 小結
- 4.6 mmap
- 4.6.1 mmap概述
- 4.6.2 小結
- 4.7 缺頁異常處理
- 4.7.1 ARM64缺頁異常的底層處理流程
- 4.7.2 do_page_fault()函數(shù)
- 4.7.3 handle_mm_fault()函數(shù)
- 4.7.4 匿名頁面缺頁中斷
- 4.7.5 系統(tǒng)零頁
- 4.7.6 文件映射缺頁中斷
- 4.7.7 寫時復制
- 4.7.8 ARM64硬件DBM機制導致的競爭問題
- 4.7.9 關于pte_offset_map()安全使用的問題
- 4.7.10 關于寫時復制的競爭問題
- 4.7.11 為什么要在切換頁表項之前刷新TLB
- 4.7.12 缺頁異常引發(fā)的死鎖
- 4.7.13 小結
- 第5章 內存管理之高級主題
- 5.1 page
- 5.1.1 page數(shù)據(jù)結構
- 5.1.2 _refcount的應用
- 5.1.3 _mapcount的應用
- 5.1.4 PG_Locked
- 5.1.5 mapping成員的妙用
- 5.1.6 和page相關的幾個接口函數(shù)
- 5.1.7 小結
- 5.2 RMAP
- 5.2.1 RMAP的主要數(shù)據(jù)結構
- 5.2.2 父進程產(chǎn)生匿名頁面
- 5.2.3 根據(jù)父進程創(chuàng)建子進程
- 5.2.4 子進程發(fā)生寫時復制
- 5.2.5 RMAP的應用
- 5.2.6 小結
- 5.3 頁面回收
- 5.3.1 LRU鏈表
- 5.3.2 第二次機會法
- 5.3.3 觸發(fā)頁面回收
- 5.3.4 kswapd內核線程
- 5.3.5 balance_pgdat()函數(shù)
- 5.3.6 shrink_node()函數(shù)
- 5.3.7 shrink_active_list()函數(shù)
- 5.3.8 shrink_inactive_list()函數(shù)
- 5.3.9 跟蹤LRU活動情況
- 5.3.10 頁面回收機制
- 5.3.11 Refault Distance算法
- 5.3.12 小結
- 5.4 匿名頁面生命周期
- 5.4.1 匿名頁面的產(chǎn)生
- 5.4.2 匿名頁面的使用
- 5.4.3 匿名頁面的換出
- 5.4.4 匿名頁面的換入
- 5.4.5 匿名頁面的銷毀
- 5.5 頁面遷移
- 5.5.1 哪些頁面可以遷移
- 5.5.2 頁面遷移主函數(shù)
- 5.5.3 move_to_new_page()函數(shù)
- 5.5.4 遷移頁表
- 5.5.5 遷移非LRU頁面
- 5.5.6 小結
- 5.6 內存規(guī)整
- 5.6.1 內存規(guī)整的基本原理
- 5.6.2 觸發(fā)內存規(guī)整
- 5.6.3 直接內存規(guī)整
- 5.6.4 compact_zone()函數(shù)
- 5.6.5 哪些頁面適合做內存規(guī)整
- 5.7 KSM
- 5.7.1 使能KSM
- 5.7.2 KSM基本實現(xiàn)
- 5.7.3 KSM數(shù)據(jù)結構
- 5.7.4 新版本KSM的新特性
- 5.7.5 malloc()分配的頁面可以被KSM掃描嗎
- 5.7.6 合并頁面
- 5.7.7 一個有趣的計算公式
- 5.7.8 page->index的值
- 5.7.9 小結
- 5.8 頁面分配之慢速路徑
- 5.8.1 alloc_pages_slowpath()函數(shù)
- 5.8.2 水位管理和分配優(yōu)先級
- 5.9 內存碎片化管理
- 5.9.1 伙伴系統(tǒng)算法如何減少內存碎片
- 5.9.2 頁面遷移類型和內存規(guī)整
- 5.9.3 Linux 5.0內核新增的反碎片優(yōu)化
- 第6章 內存管理之實戰(zhàn)案例分析
- 6.1 內存管理日志信息和調試信息
- 6.1.1 vm_stat計數(shù)值
- 6.1.2 meminfo分析
- 6.1.3 伙伴系統(tǒng)信息
- 6.1.4 查看內存管理區(qū)的信息
- 6.1.5 查看與進程相關的內存信息
- 6.1.6 為什么S_swap與P_swap不相等
- 6.1.7 解讀OOM Killer機制輸出的日志信息
- 6.1.8 解讀缺頁異常后輸出的宕機日志信息
- 6.2 內存管理調優(yōu)參數(shù)
- 6.2.1 影響內存管理區(qū)水位的調優(yōu)參數(shù)min_free_kbytes
- 6.2.2 影響頁面分配的參數(shù)lowmem_reserve_ratio
- 6.2.3 影響頁面回收的參數(shù)
- 6.2.4 影響臟頁回寫的參數(shù)
- 6.3 內存管理實戰(zhàn)案例分析
- 6.3.1 案例一：缺頁異常和文件系統(tǒng)引發(fā)的宕機
- 6.3.2 案例二：KSM和NUMA引發(fā)的虛擬機宕機
- 6.3.3 案例三：為什么無法分配一個頁面
- 6.3.4 案例四：秘密任務——動態(tài)修改系統(tǒng)調用表引發(fā)的4次宕機
- 第7章 進程管理之基本概念
- 7.1 關于進程的基本概念
- 7.1.1 進程的來由
- 7.1.2 進程描述符
- 7.1.3 進程的生命周期
- 7.1.4 進程標識
- 7.1.5 進程間的家族關系
- 7.1.6 獲取當前進程
- 7.1.7 進程0和進程1
- 7.2 與進程創(chuàng)建和終止相關的操作系統(tǒng)原語
- 7.2.1 寫時復制技術
- 7.2.2 fork()函數(shù)
- 7.2.3 vfork()函數(shù)
- 7.2.4 clone()函數(shù)
- 7.2.5 內核線程
- 7.2.6 終止進程
- 7.2.7 僵尸進程和進程托孤
- 7.3 代碼分析：進程的創(chuàng)建和終止
- 7.3.1 _do_fork()函數(shù)分析
- 7.3.2 copy_process()函數(shù)分析
- 7.3.3 dup_task_struct()函數(shù)分析
- 7.3.4 sched_fork()函數(shù)分析
- 7.3.5 copy_mm()函數(shù)分析
- 7.3.6 進程創(chuàng)建后的返回
- 7.4 進程調度原語
- 7.4.1 進程分類
- 7.4.2 進程優(yōu)先級和權重
- 7.4.3 調度策略
- 7.4.4 時間片
- 7.4.5 經(jīng)典調度算法
- 7.4.6 Linux內核的O (n)調度算法
- 7.4.7 Linux內核的O (1)調度算法
- 7.4.8 Linux內核的CFS
- 第8章 進程管理之調度與負載均衡
- 8.1 CFS
- 8.1.1 vruntime的計算
- 8.1.2 調度器的數(shù)據(jù)結構
- 8.1.3 對進程創(chuàng)建代碼的分析
- 8.1.4 對進程加入調度器的代碼的分析
- 8.1.5 進程調度
- 8.1.6 進程切換
- 8.1.7 調度節(jié)拍
- 8.1.8 組調度機制
- 8.1.9 小結
- 8.2 負載計算
- 8.2.1 如何衡量一個CPU的負載
- 8.2.2 工作負載和量化負載
- 8.2.3 歷史累計衰減的計算
- 8.2.4 量化負載的計算
- 8.2.5 實際算力的計算
- 8.2.6 sched_avg數(shù)據(jù)結構
- 8.2.7 PELT代碼分析
- 8.2.8 PELT接口函數(shù)
- 8.3 SMP負載均衡
- 8.3.1 CPU管理位圖
- 8.3.2 CPU調度域
- 8.3.3 建立CPU調度域拓撲關系
- 8.3.4 負載均衡
- 8.3.5 喚醒進程
- 8.3.6 wake affine特性
- 8.3.7 調試
- 8.3.8 小結
- 8.4 綠色節(jié)能調度器
- 8.4.1 量化計算能力
- 8.4.2 能效模型
- 8.4.3 OPP子系統(tǒng)
- 8.4.4 初始化CPUfreq-dt驅動程序
- 8.4.5 注冊能效模型子系統(tǒng)
- 8.4.6 該選擇哪個CPU來執(zhí)行喚醒進程p呢
- 8.4.7 overutilized條件判斷
- 8.4.8 CPU動態(tài)調頻
- 8.4.9 小結
- 8.5 實時調度
- 8.5.1 實時延時分析
- 8.5.2 Linux內核實時性改進
- 第9章 進程管理之調試與案例分析
- 9.1 進程管理之調試
- 9.1.1 查看與進程相關的調度信息
- 9.1.2 查看CFS的信息
- 9.1.3 查看調度域信息
- 9.1.4 與調度相關的調試節(jié)點
- 9.2 綜合案例分析——系統(tǒng)調度
- 9.3 進程管理
- 9.3.1 進程的本質
- 9.3.2 逃離不掉的進程優(yōu)先級
- 9.3.3 調度器的選擇
- 9.3.4 用四維空間來理解負載
- 9.3.5 案例分析——為何不能調度
展開全部
奔跑吧Linux內核（第2版）卷1：基礎架構是2021年由人民郵電出版社出版,作者笨叔。
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1.本電子書已獲得正版授權，由出版社通過知傳鏈發(fā)行。
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1.內容系統(tǒng)，突出動手實踐基于樹莓派4B開發(fā)板，系統(tǒng)介紹ARM64體系結構，內容由淺入深，幫助讀者開發(fā)運行小型的OS2.以問題為導向，提高學習效率深入淺出的問題導向式學習方法，各大公司高頻面試題，提高讀者閱讀興趣3.趣味案例，常見陷阱總結基于樹莓派4B開發(fā)板和QEMU實驗平臺，總結了眾多一線工程師在實際項目中遇到的陷阱與經(jīng)驗，讓你不再害怕踩雷4.海量資源隨書贈送本書贈送配套VMware開發(fā)環(huán)境，Linux軟件包，QEMU+ARM64實驗平臺倉庫，芯片資料，實驗參考代碼和配套資料以及配套教學視頻供讀者參考學習
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1.原理 基礎，從調試Linux內核到動手編寫一個簡單的內核模塊，真正從零開始學習Linux內核。
2.實驗 案例，70余個創(chuàng)新實驗貫穿全書，與你分享業(yè)內一線項目經(jīng)驗。
3.課件 視頻，教學資源豐富，視頻講解透徹，與你共享精品在線配套資源（可在異步社區(qū)下載）。
4.涵蓋當前Linux社區(qū)中新的開發(fā)工具和社區(qū)運作方式，反映Linux內核社區(qū)新發(fā)展。
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