Linux内核设计的艺术：图解Linux操作系统架构设计与实现原理（第2版） PDF

我是冬小麦你是夏水稻

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6 K3 ^! C2 L1 n1 o- l2 T
编号：mudaima-P0194【Java吧 java8.com】

6 ]9 k. k, \1 U" s0 ~

Java电子书目录：

前言

- I7 k  u! y) z% `5 X7 Y

为什么写这本书

第1版与第2版的区别

0 V0 P: P" G( z

本书内容及特色

* x5 f6 g3 k0 b9 i& h

为什么本书选用Linux 0.11内核

0 O$ p0 L& V3 X$ X) q. s

致谢

; S; i/ S) A/ r6 z/ r

第1章 从开机加电到执行main函数之前的过程

1.1 启动BIOS，准备实模式下的中断向量表和中断服务程序

# Y) p# [- ?  {  ~6 U/ m) t

1.1.1 BIOS的启动原理

+ I) |/ V2 b) |! A9 Q

1.1.2 BIOS在内存中加载中断向量表和中断服务程序

* v0 H: m( T+ e

1.2 加载操作系统内核程序并为保护模式做准备

; P7 O! z$ i- A$ [* Q  G* @

1.2.1 加载第一部分内核代码——引导程序（bootsect）

1.2.2 加载第二部分内核代码——setup

/ ]! R( x% g7 W3 w; o1 X: Z' t9 H

1.2.3 加载第三部分内核代码——system模块

1.3 开始向32位模式转变，为main函数的调用做准备

1.3.1 关中断并将system移动到内存地址起始位置0x00000

1.3.2 设置中断描述符表和全局描述符表

$ ?* M! e( r3 ~2 U) ]

1.3.3 打开A20，实现32位寻址

1.3.4 为保护模式下执行head.s做准备

1.3.5 head.s开始执行

1.4 本章小结

第2章 设备环境初始化及激活进程0

5 o& Q0 p: x( F1 R9 s. {. Y

2.1 设置根设备[2]、硬盘

2.2 规划物理内存格局，设置缓冲区、虚拟盘、主内存

2.3 设置虚拟盘空间并初始化

2.4 内存管理结构mem_map初始化

! n- k: a9 G$ Q1 Z; T

2.5 异常处理类中断服务程序挂接

2.6 初始化块设备请求项结构

2.7 与建立人机交互界面相关的外设的中断服务程序挂接

  f  I! U/ v; @& C

2.7.1 对串行口进行设置

2.7.2 对显示器进行设置

2.7.3 对键盘进行设置

3 S2 o0 e) m7 }: `3 E6 ^6 m6 I

2.8 开机启动时间设置

2.9 初始化进程0

; g8 k* \/ P( q5 o, L

2.9.1 初始化进程0

7 q3 Q$ y2 K& z- z. V

2.9.2 设置时钟中断

/ k7 a/ ~# e/ k# V/ v/ c; Y

2.9.3 设置系统调用总入口

& e+ O8 s/ ^3 B: U: j) S& X

2.10 初始化缓冲区管理结构

; `* ]3 ~8 h* i' w

2.11 初始化硬盘

1 u0 S4 m: f9 x- E1 c

2.12 初始化软盘

2.13 开启中断

2.14 进程0由0特权级翻转到3特权级，成为真正的进程

/ U7 F$ R) \! c; `4 j

2.15 本章小结

第3章 进程1的创建及执行

" v  d3 N8 N1 l( m) O$ X3 B

3.1 进程1的创建

3.1.1 进程0创建进程1

3.1.2 在task[64]中为进程1申请一个空闲位置并获取进程号

3.1.3 调用copy_process函数

, y( M- A8 p5 h- z8 y* k

3.1.4 设置进程1的分页管理

3.1.5 进程1共享进程0的文件

3.1.6 设置进程1在GDT中的表项

3.1.7 进程1处于就绪态

6 }3 Q" |8 |' J' h1 X

3.2 内核第一次做进程调度

3.3 轮转到进程1执行

1 F" G; e# f0 V9 o

3.3.1 进程1为安装硬盘文件系统做准备

: V9 X# ]9 o0 B6 ]% P0 j9 v+ Q- g

3.3.2 进程1格式化虚拟盘并更换根设备为虚拟盘

8 G' I, A, X* ^/ T& q. K

3.3.3 进程1在根设备上加载根文件系统

5 k- M+ m6 G$ k6 d% P0 K

3.4 本章小结

0 x* r2 Y/ z7 s6 M; B  o

第4章 进程2的创建及执行

% }9 J& ^+ Q2 Z6 ?# S6 i2 o% _

4.1 打开终端设备文件及复制文件句柄

4.1.1 打开标准输入设备文件

4.1.2 打开标准输出、标准错误输出设备文件

4.2 进程1创建进程2并切换到进程2执行

4 s4 F2 t0 L3 L9 k: J$ q6 t' P

4.3 加载shell程序

4.3.1 关闭标准输入设备文件，打开rc文件

4.3.2 检测shell文件

2 X4 u! h* l" A" V. C

4.3.3 为shell程序的执行做准备

1 }6 p1 @  z2 {7 @7 p% @

4.3.4 执行shell程序

4.4 系统实现怠速

4 |: R* T0 m& i; n5 z

4.4.1 创建update进程

4.4.2 切换到shell进程执行

5 [# @# m  A: o: F

4.4.3 重建shell

5 L% @& v, P6 u! C4 |3 t

4.5 本章小结

4 H; d8 V$ D4 S1 B& P$ ?

第5章 文件操作

- W4 I. B, h& q

5.1 安装文件系统

5.1.1 获取外设的超级块

: l* j. e* ~4 u2 z

5.1.2 确定根文件系统的挂接点

& w$ z4 L, d. I2 b" }

5.1.3 将超级块与根文件系统挂接

/ [- n2 j5 b" R' U

5.2 打开文件

8 G: {6 O+ F3 _0 a& w& E

5.2.1 将进程的*filp[20]与file_table[64]挂接

5.2.2 获取文件i节点

5.2.3 将文件i节点与file_table[64]挂接

5.3 读文件

- h& G$ g5 s5 K+ E; k% z6 }) e8 U) d5 q+ u

5.3.1 确定数据块在外设中的位置

, ?; e/ j1 B0 m: o

5.3.2 将数据块读入缓冲块

- t% A) I* d1 j- R! n2 ]  N

5.3.3 将缓冲块中的数据复制到进程空间

9 M. e7 P, m! {, g7 T1 ]# b! b

5.4 新建文件

5.4.1 查找文件

5.4.2 新建文件i节点

) `# y, J4 X6 \8 U& b

5.4.3 新建文件目录项

4 o1 q7 Q: Z1 E" D2 U4 p% ]4 ?

5.5 写文件

% H0 _& ]0 O3 \. b

5.5.1 确定文件的写入位置

5.5.2 申请缓冲块

" L! i4 A; c7 F- B/ R0 t

5.5.3 将指定的数据从进程空间复制到缓冲块

5.5.4 数据同步到外设的两种方法

5 l6 u" b2 F$ `6 V7 r: a0 W

5.6 修改文件

) t; t( X8 h, ?

5.6.1 重定位文件的当前操作指针

5.6.2 修改文件

' N4 ~9 f: [1 s% h. y) P4 `1 a

5.7 关闭文件

5.7.1 当前进程的filp与file_table[64]脱钩

5.7.2 文件i节点被释放

5.8 删除文件

$ n- S, S9 o5 x

5.8.1 对文件的删除条件进行检查

& x* B, ~- l4 {, p' x) w3 M( [

5.8.2 进行具体的删除工作

5.9 本章小结

! ], m7 U. U9 t) Z% F: |  r& [% c

第6章 用户进程与内存管理

6.1 线性地址的保护

  k) Y2 O4 ]& S9 U8 j4 r. x

6.1.1 进程线性地址空间的格局

6.1.2 段基址、段限长、GDT、LDT、特权级

% `: ]$ J# ~$ F0 d6 E- Z

6.2 分页

6.2.1 线性地址映射到物理地址

6.2.2 进程执行时分页

6.2.3 进程共享页面

& s: {: I! v' z% _* B; Z

6.2.4 内核分页

6.3 一个用户进程从创建到退出的完整过程

; ~7 ~& o0 N& y+ K, t' r

6.3.1 创建str1进程

6.3.2 str1进程加载的准备工作

6.3.3 str1进程的运行、加载

; m$ i+ f% r  a6 g

6.3.4 str1进程的退出

6.4 多个用户进程同时运行

1 T1 C3 h) B- ~( ?

6.4.1 进程调度

' }6 H( F$ i3 G- S1 K6 q* k

6.4.2 页写保护

# M: m' E7 K3 Z8 C( @

6.5 本章小结

第7章 缓冲区和多进程操作文件

7.1 缓冲区的作用

6 X3 C0 h$ s- b/ G$ [' {

7.2 缓冲区的总体结构

7.3 b_dev、b_blocknr及request的作用

( q  n7 _  k7 ~  N2 F  I

7.3.1 保证进程与缓冲块数据交互的正确性

$ @( L" C8 U0 U7 [9 w

7.3.2 让数据在缓冲区中停留的时间尽可能长

0 M4 m* n  _) q, s8 j& P

7.4 uptodate和dirt的作用

/ a; @9 z. }$ M6 N

7.4.1 b_uptodate的作用

4 {6 G, t; P: u& ^

7.4.2 b_dirt的作用

* f& l4 N- |7 N# ]

7.4.3 i_uptodate、i_dirt和s_dirt的作用

7.5 count、lock、wait、request的作用

  w5 u( J9 v# C$ N) r) X9 G

7.5.1 b_count的作用

' [6 x; N" i$ V

7.5.2 i_count的作用

7.5.3 b_lock、*b_wait的作用

7.5.4 i_lock、i_wait、s_lock、*s_wait的作用

7.5.5 补充request的作用

7.6 实例1：关于缓冲块的进程等待队列

7.7 总体来看缓冲块和请求项

! c- J7 n5 X( J3 `3 J; t! X" i) p" z5 b

7.8 实例2：多进程操作文件的综合实例

7.9 本章小结

第8章 进程间通信

0 p  q* z0 {" M4 T! u

8.1 管道机制

8.1.1 管道的创建过程

2 _/ b  Z7 ~3 {

8.1.2 管道的操作

8.2 信号机制

( W; x) Q7 u; \3 X8 y7 C2 N& X6 s9 h$ V

8.2.1 信号的使用

. ^: [9 I  b5 K: T

8.2.2 信号对进程执行状态的影响

; t+ f  ?: b# i2 V& C

8.3 本章小结

% S- u! R; Z+ y  C; B% j4 i; F5 E

第9章 操作系统的设计指导思想

9.1 运行一个最简单的程序，看操作系统为程序运行做了哪些工作

, O/ W5 Z. T4 Y

9.2 操作系统的设计指导思想——主奴机制

% V( q5 Y/ f! H/ O# t5 D; v

9.2.1 主奴机制中的进程及进程创建机制

9.2.2 操作系统的设计如何体现主奴机制

* }3 N: C5 j# Q. I

9.3 实现主奴机制的三种关键技术

9.3.1 保护和分页

9.3.2 特权级

1 I( N$ |! c' ?4 t% r7 t! Z

9.3.3 中断

3 c3 l' W/ e/ D9 ?% i

9.4 建立主奴机制的决定性因素——先机

9.5 软件和硬件的关系

7 m" }2 @! q! Y: g: O

9.5.1 非用户进程——进程0、进程1、shell进程

9.5.2 文件与数据存储

" v8 d2 Z# Q2 Q

9.6 父子进程共享页面

$ @' q+ Q0 R& }  ^; [: r2 C

9.7 操作系统的全局中断与进程的局部中断——信号

5 L  K9 k: m) R+ N8 E1 B3 B

9.8 本章小结

/ P  N) g7 O& m4 Z

结束语

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