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餘個創新實驗貫穿全書，與你分享業內一線項目經驗。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（可在異步社區下載）。4.涵蓋當前Linux社區中新的開發工具和社區運作方式，反映Linux內核社區新發展。

●第 1章 Linux繫統入門11.1 Linux的發展歷史 11.2 Linux發行版 21.2.1 Red Hat Linux 21.2.2 Debian Linux 31.2.3 SuSE Linux 41.2.4 優麒麟Linux 41.3 Linux內核 51.3.1 宏內核和微內核 51.3.2 Linux內核概貌 61.4 如何學習Linux內核 91.5 Linux內核實驗入門 101.5.1 實驗1：在虛擬機中安裝優麒麟Linux 18.04繫統 101.5.2 實驗2：給優麒麟Linux繫統更換“心髒” 141.5.3 實驗3：使用定制的內核runninglinuxkernel 151.5.4 實驗4：如何編譯和運行一個ARM Linux內核 19第 2章 Linux內核基礎知識 222.1 Linux常用的編譯工具 222.1.1 GCC工具 222.1.2 ARM GCC 232.1.3 GCC編譯 242.2 Linux內核中常用的C語言技巧 252.3 Linux內核中常用的數據結構和算法 312.3.1 鏈表 312.3.2 紅黑樹 342.3.3 無鎖環形緩衝區 362.4 Vim工具的使用 382.4.1 Vim 8介紹 382.4.2 Vim的基本模式 382.4.3 Vim中3種模式的切換 392.4.4 Vim光標的移動 402.4.5 刪除、復制和粘貼 412.4.6 查找和替換 412.4.7 文件相關 412.5 git工具的使用 422.5.1 安裝git 432.5.2 git基本操作 432.5.3 分支管理 462.6 實驗 482.6.1 實驗1：GCC編譯 482.6.2 實驗2：內核鏈表 512.6.3 實驗3：紅黑樹 522.6.4 實驗4：使用Vim工具 522.6.5 實驗5：把Vim打造成一個強大的IDE編輯工具 522.6.6 實驗6：建立一個git本地倉庫 602.6.7 實驗7：解決合並分支衝突 622.6.8 實驗8：利用git來管理Linux內核開發 652.6.9 實驗9：利用git來管理項目代碼 67第3章 內核編譯和調試 733.1 內核配置 733.1.1 內核配置工具 733.1.2 .config文件 743.2 實驗1：通過QEMU調試ARM Linux內核 763.3 實驗2：通過QEMU調試ARMv8的Linux內核 783.4 實驗3：通過Eclipse+QEMU單步調試內核 813.5 實驗4：在QEMU中添加文件繫統的支持 85第4章 內核模塊 864.1 從一個內核模塊開始 864.2 模塊參數 904.3 符號共享 924.4 實驗 934.4.1 實驗1：編寫一個簡單的內核模塊 934.4.2 實驗2：向內核模塊傳遞參數 954.4.3 實驗3：在模塊之間導出符號 95第5章 簡單的字符設備驅動 965.1 實驗1：從一個簡單的字符設備開始 975.2 字符設備驅動詳解 1025.2.1 字符設備驅動的抽像 1025.2.2 設備號的管理 1045.2.3 設備節點 1045.2.4 字符設備操作方法集 1055.3 實驗2：使用misc機制來創建設備 1075.4 一個簡單的虛擬設備 1095.4.1 實驗3：為虛擬設備編寫驅動 1095.4.2 實驗4：使用KFIFO改進設備驅動 1125.5 阻塞I O和非阻塞I O 1155.5.1 實驗5：把虛擬設備驅動改成非阻塞模式 1155.5.2 實驗6：把虛擬設備驅動改成阻塞模式 1185.6 I O多路復用 1225.6.1 Linux的I O多路復用 1225.6.2 實驗7：向虛擬設備中添加I O多路復用支持 1235.7 實驗8：為什麼不能喚醒讀寫進程 1285.8 實驗9：向虛擬設備中添加異步通知 1295.9 本章小結 133第6章 繫統調用 1346.1 繫統調用概念 1346.1.1 繫統調用和 IX標準 1356.1.2 繫統調用表 1356.1.3 用程序訪問繫統調用 1366.1.4 新增繫統調用 1376.2 實驗 1376.2.1 實驗1：在ARM32機器上新增一個繫統調用 1376.2.2 實驗2：在優麒麟Linux機器上新增一個繫統調用 138第7章 內存管理 1397.1 從硬件角度看內存管理 1397.1.1 內存管理的“遠古時代” 1397.1.2 分段機制 1417.1.3 分頁機制 1427.1.4 虛擬地址到物理地址的轉換 1437.2 從軟件角度看內存管理 1447.2.1 free命令 1447.2.2 從應用編程角度看內存管理 1457.2.3 從內存布局圖角度看內存管理 1467.2.4 從進程角度看內存管理 1507.3 物理內存管理 1547.3.1 物理頁面 1557.3.2 內存管理區 1597.3.3 分配和釋放頁面 1627.3.4 分配小塊內存 1707.4 虛擬內存管理 1777.4.1 進程地址空間 1777.4.2 內存描述符mm_struct 1787.4.3 VMA管理 1807.4.4 malloc分配函數 1837.4.5 mmap 1857.5 缺頁異常 1887.5.1 do_page_fault函數 1897.5.2 匿名頁面缺頁異常 1907.5.3 文件映射缺頁中斷 1907.5.4 寫時復制缺頁異常 1917.5.5 缺頁異常小結 1927.6 內存短缺 1937.6.1 頁面回收算法 1937.6.2 OOM Killer機制 1947.7 內存管理實驗 1957.7.1 實驗1：查看繫統內存信息 1957.7.2 實驗2：獲取繫統的物理內存信息 1977.7.3 實驗3：分配內存 1997.7.4 實驗4：slab 2007.7.5 實驗5：VMA 2017.7.6 實驗6：mmap 2037.7.7 實驗7：映射用戶內存 2037.7.8 實驗8：OOM 204第8章 進程管理 2058.1 進程 2058.1.1 進程的來由 2058.1.2 進程描述符 2078.1.3 進程的生命周期 2098.1.4 進程標識 2128.1.5 進程間的家族關繫 2128.1.6 獲取當前進程 2148.2 進程的創建和終止 2168.2.1 寫時復制技術 2168.2.2 fork()函數 2178.2.3 vfork()函數 2188.2.4 clone()函數 2188.2.5 內核線程 2198.2.6 do_fork()函數 2198.2.7 終止進程 2218.2.8 僵尸進程和托孤進程 2228.2.9 進程0和進程1 2228.3 進程調度 2238.3.1 進程分類 2248.3.2 進程優先級 2248.3.3 時間片 2258.3.4 經典調度算法 2258.3.5 Linux O(n)調度算法 2288.3.6 Linux O(1)調度算法 2288.3.7 Linux CFS調度算法 2288.3.8 進程切換 2338.3.9 與調度相關的數據結構 2398.4 多核調度 2418.4.1 調度域和調度組 2418.4.2 負載計算 2448.4.3 負載均衡算法 2458.5 實驗 2468.5.1 實驗1：fork和clone 2468.5.2 實驗2：內核線程 2478.5.3 實驗3：後臺守護進程 2478.5.4 實驗4：進程權限 2478.5.5 實驗5：設置優先級 2478.5.6 實驗6：per-cpu變量 248第9章 同步管理 2509.1 原子操作與內存屏障 2519.1.1 原子操作 2519.1.2 內存屏障 2539.2 自旋鎖機制 2549.2.1 自旋鎖定義 2549.2.2 自旋鎖變種 2569.2.3 自旋鎖和raw_spin_lock 2579.2.4 自旋鎖的改進 2579.3 信號量 2589.4 互斥體 2599.5 讀寫鎖 2619.5.1 讀寫鎖定義 2619.5.2 讀寫信號量 2629.6 RCU 2649.7 等待隊列 2679.7.1 等待隊列頭 2679.7.2 等待隊列節點 2689.8 實驗 2699.8.1 實驗1：自旋鎖 2699.8.2 實驗2：互斥鎖 2699.8.3 實驗3：RCU 269第 10章 中斷管理 27010.1 Linux中斷管理機制 27010.1.1 ARM中斷控制器 27110.1.2 硬件中斷號和Linux中斷號的映射 27510.1.3 注冊中斷 27610.2 軟中斷和tasklet 27810.2.1 SoftIRQ軟中斷 27910.2.2 tasklet 28010.2.3 local_bh_disable local_bh_enable 28110.2.4 本節小結 28210.3 工作隊列機制 28210.3.1 工作隊列類型 28310.3.2 使用工作隊列 28510.3.3 本節小結 28510.4 實驗 28610.4.1 實驗1：tasklet 28610.4.2 實驗2：工作隊列 28610.4.3 實驗3：定時器和內核線程 287第 11章 調試和性能優化 28811.1 printk和動態輸出 28911.1.1 printk輸出函數 28911.1.2 動態輸出 29011.1.3 實驗1：printk 29211.1.4 實驗2：動態輸出 29211.2 proc和debugfs 29311.2.1 proc文件繫統 29311.2.2 sys文件繫統 29511.2.3 debugfs 29611.2.4 實驗3：procfs 29711.2.5 實驗4：sysfs 29811.2.6 實驗5：debugfs 30011.3 ftrace 30111.3.1 irqs跟蹤器 30211.3.2 preemptoff跟蹤器 30411.3.3 preemptirqsoff跟蹤器 30511.3.4 function跟蹤器 30611.3.5 動態ftrace 30711.3.6 事件跟蹤 30811.3.7 實驗6：使用frace 31011.3.8 實驗7：添加一個新的跟蹤點 31111.3.9 實驗8：使用示蹤標志 31411.3.10 實驗9：使用kernelshark來分析數據 31711.4 實驗10：分析oops錯誤 31911.5 perf性能分析工具 32311.5.1 實驗11：使用perf工具來進行性能分析 32811.5.2 實驗12：采集perf數據生成火焰圖 32911.6 內存檢測 32911.6.1 實驗13：使用slub_debug檢查內存洩漏 33011.6.2 實驗14：使用kmemleak檢查內存洩漏 33511.6.3 實驗15：使用kasan檢查內存洩漏 33711.6.4 實驗16：使用valgrind檢查內存洩漏 34011.7 實驗17：kdump 34211.8 性能和測試 34811.8.1 性能測試概述 34811.8.2 實驗18：使用lkp-tests工具進行性能測試 349第 12章 開源社區 35012.1 什麼是開源社區 35012.1.1 開源軟件的發展歷史 35012.1.2 Linux基金會 35112.1.3 開源協議 35112.1.4 Linux內核社區 35312.1.5 國內開源社區 35412.2 參與開源社區 35412.2.1 參與開源項目的好處 35412.2.2 如何參與開源項目 35512.3 實驗1：使用cppcheck檢查代碼 35612.4 實驗2：提交第 一個Linux內核補丁 35712.5 實驗3：管理和提交多個補丁組成的補丁集 35912.6 實驗4：在Gitee中創建一個開源項目 363參考文獻 366

本書是一本介紹Linux內核實踐的入門書，基於Linux 4.0內核，重點講解Linux內核的理論和實驗。本書分為12章，包括Linux繫統入門、Linux內核基礎知識、內核編譯和調試、內核模塊、簡單的字符設備驅動、繫統調用、內存管理、進程管理、同步管理、中斷管理、調試和性能優化，以及如何參與開源社區等內容。此外，本書還介紹了Linux內核社區常用的開發工具和理論，如Vim 8和git工具等。書中包括70多個實驗，幫助讀者深入理解Linux內核。

張天飛 著

    DELICACYCONTENTS

PREFACE