了得網計算機/網絡_ARM Linux內核源碼剖析

編輯推薦

此書獻給想了解或分析Linux代碼的各位讀者！

逐行分析ARM Linux內核加載到RAM並運行Shell前的全部初始化過程！

Linux內核代碼分析全新方法！

Linux內核代碼分析實用指南！

本書主要內容

內核源代碼構建繫統

ARM處理器結構

構建高效分析環境

彙編級啟動過程

內核分析常用API、ARM指令、GAS關鍵詞

發生中斷到調用處理器的詳細過程

內容簡介

《ARMLinux內核源碼剖析》是多位作者在3年Liunx內核分析經驗和龐大資料基礎上寫成的，收錄了其他同類書未曾講解的內容並進行逐行分析，一掃當前市場中其他理論書帶給讀者的郁悶。書中詳細的代碼分析與大量插圖能夠使讀者對Linux內核及ARM獲得正確認識，自然而然習得如何有效分析定期發布的Linux內核。

《ARMLinux內核源碼剖析》適合想從Linux內核啟動開始透徹分析全部啟動過程的讀者，因Linux代碼量龐大而束手無策的人、想要了解Linux實際運行過程的人、渴求OS實操理論的人，本書必將成為他們不可或缺的參考書。

作者簡介

尹錫訓

mindwave@nate.com

所在公司的主營業務是在Linux、安卓繫統上制作無線終端，擔任工程師已有3年。一直用C語言、Python、Java開發各種產品。近把對未來的期待、展望與精力集中到Linux內核以及創業上，並不斷為之努力。

崔範松

吉林人，畢業於長春工業大學法學專業。大量接觸並翻譯過各類計算機圖書及相關資料，並從事過遊戲策劃及軟件測試工作。喜歡散步、旅遊等戶外運動，夢想成為一名自由職業者。

部分ARM Linux內核——分析內核前需要做的準備
第1章內核介紹及2.6版和3.2版之間的差異
1.1內核的誕生、作用以及內部結構
1.1.1Linus創造的Linux
1.1.2由多種子繫統集成運行的單內核
1.1.3全世界著名的通用操作繫統
1.2內核2.6版和3.2版之間的差異
第2章內核構建繫統
2.1內核初始化
2.2內核配置
2.3內核構建
2.4內核安裝
第3章了解ARM處理器
3.1處理器概要和特征部分ARM Linux內核——分析內核前需要做的準備

第1章內核介紹及2.6版和3.2版之間的差異

1.1內核的誕生、作用以及內部結構

1.1.1Linus創造的Linux

1.1.2由多種子繫統集成運行的單內核

1.1.3全世界著名的通用操作繫統

1.2內核2.6版和3.2版之間的差異

第2章內核構建繫統

2.1內核初始化

2.2內核配置

2.3內核構建

2.4內核安裝

第3章了解ARM處理器

3.1處理器概要和特征

3.2處理器架構與核心

3.3處理器命名規則

3.4處理器內部結構

3.5處理器模式和寄存器

3.6處理器異常

3.7硬件擴展功能

3.7.1緩存

3.7.2內存管理裝置

3.7.3協處理器

第4章構建分析環境

4.1下載並安裝Linux源內核

4.1.1下載源內核

4.1.2安裝源內核

4.2安裝ctags+cscope

4.2.1用ctags制作源代碼標簽

4.2.2制作cscope標簽數據庫

4.3vim插件下載及環境設置

4.3.1下載vim插件

4.3.2vim+plugin的環境結構

4.3.3vim環境設置

4.4查看源碼分析環境工具

第二部分內核的啟動——start_kernel調用方法

第5章準備解壓內核

5.1進入啟動加載後結束首個啟動——start標簽

5.2BSS繫統域初始化——not_relocated標簽

5.3激活緩存——cache_on標簽

5.4頁目錄項初始化——__setup_mmu標簽

5.5指令緩存激活及緩存策略適用——__common_mmu_cache_on標簽

第6章從壓縮的內核zImage還原內核映像

6.1解壓內核並避免覆寫——wont_overwrite、decompress_kernel標簽

6.2調用已解壓內核——call_kernel標簽

6.3緩存清理及清除——cache_clean_flush標簽

6.4緩存禁用——cache_off標簽

第7章調用start_kernel()

7.1初始化指向——stext標簽

7.2處理器信息搜尋——__look_processor_type

7.2.1__lookup_processor_type標簽

7.2.2__proc_info_begin和__proc_info_end中保存的信息

7.2.3在MMU禁用狀態下將虛擬地址轉換為物理地址

7.2.4查找proc_info_list結構體並比較處理器信息

7.3搜尋我的機型——__lookup_machine_type

7.3.1__lookup_machine_type標簽

7.3.2保存在__arch_info_begin和__arch_info_end中的machine_desc信息及訪問路徑

7.3.3查找machine_desc結構體並比較機器信息

7.4源自啟動加載項的atags——__vet_atags標簽

7.5對虛擬內存進行基礎創建——__create_page_tables標簽

7.6設置核心（core）——v6_setup標簽

7.7打開MMU並使用虛擬地址——__enable_mmu/__turn_mmu_on標簽

7.8跳轉至start_kernel——__mmap_switched 標簽

第三部分內核的執行——內核的起始與結束位置

第8章start_setup_processor_id()~lock_kernel()

8.1smp_setup_processor_id()、lockdep_init()、debug_objects_early_init()

8.1.1smp_setup_processor_id()

8.1.2lockdep_init()

8.1.3debug_objects_early_init()

8.2棧溢出感應——__boot_init_stack_canary

8.3初始化提供進程集成方法的cgroup——__cgroup_init_early()

8.3.1cgroupfs_root和cgroup的關聯初始化——init_cgroup_root()

8.3.2初始化子繫統——cgroup_init_subsys()

8.4禁用IRQ

8.5early_boot_irqs_off()、early_init_irq_lock_class()

8.6大內核鎖——lock_kernel()

第9章注冊針對時鐘事件的處理器

9.1函數的聲明和定義——tick_init()

9.2注冊處理事件的處理器——_clockevents_register_notifier()

9.2.1為clockevents_lock添加自旋鎖

9.2.2clockevents_chain生成原理

9.2.3在clockevents_chain中注冊tick_notifier的方法

9.2.4對clockevents_lock解除自旋鎖的原理

第10章在CPU位圖中注冊當前運行CPU/初始化HIGHMEM管理

10.1在包含熱插撥信息的位圖上添加執行init_task的CPU——boot_cpu_init()

10.2管理高端內存——page_address_init()

第11章整體指向——setup_arch

第12章unwind_init()~early_trap_init()

12.1棧回溯——unwind_init()

12.2求出包含機器信息的machine_desc結構體——setup_machine()

12.3處理ATAG信息——setup_arch()

12.4處理啟動參數——parse_cmdline()

12.5構建源代碼樹——request_standard_resources()

12.6初始化cpu possible位圖——smp_init_cpus()

12.7用棧指定各ARM異常模式——cpu_init()

12.8初始化以處理異常——early_trap_init()

12.9查看中斷處理器函數

12.9.1調用IRQ處理器——asm_do_IRQ()

12.9.2返回中斷之前——ret_to_user標簽

第13章設置處理器—— setup_processor()

13.1查看setup_processor()結構

13.2查找CPU ID——read_cpuid_id()

13.3查找處理器信息——lookup_processor_type()

13.4查找處理器結構信息——cpu_architecture()

13.5查找處理器緩存類型_cacheid_init()

13.6調用處理器初始化函數——cpu_proc_init()

第14章準備內存分頁—— paging_init()

14.1查看paging_init()的整體結構

14.2設置內存類型表——build_mem_type_table()

14.3檢驗內存信息——sanity_check_meminfo()

14.4準備頁表——prepare_page_table()

14.4.1prepare_page_table()

14.4.2Linux的分頁結構

14.4.3求出頁目錄項

14.4.4pmd_clear()

14.5設備區域映射準備——devicemaps_init()

14.6準備使用高端內存——kmap_init()

14.7初始化零頁

14.7.1分配內存——__alloc_bootmem_nopanic()

14.7.2在指定節點使用fallback分配內存——alloc_bootmem_core

14.7.3將虛擬地址變換為page結構體——virt_to_page

14.8保持數據緩存一致性——flush_dcache_page()

第15章在啟動時初始化內存分配器

15.1bootmem函數流和數據結構

15.2查看bootmem_init()結構

15.3查找虛擬內存盤位置——check_initrd()

15.4將節點的BANK信息反映到頁目錄——bootmem_init_node()

15.4.1map_memory_bank()

15.4.2bootmem_bootmap_pages()

15.4.3find_bootmap_pfn()

15.4.4node_set_online()

15.4.5NODE_DATA宏

15.4.6init_bootmem_node()

15.4.7free_bootmem_node()

15.4.8reserve_bootmem_node()

15.5排除0號節點——reserve_node_zero()

15.6排除虛擬內存盤節點——bootmem_reserve_initrd()

15.7設置為無可用頁——bootmem_free_node()

15.8初始化free_area區域

15.8.1free_area結構體

15.8.2free_area_init_node()

15.8.3free_area_init_core()

15.8.4init_currently_empty_zone()

15.8.5memmap_init()

第16章mm_init_owner()~preempt_disable()

16.1設置內存擁有者——mm_init_owner()

16.2保存命令行——setup_command_line()

16.3初始化per-cpu數據——setup_per_cpu_areas()

16.4求CPU個數——setup_nr_cpu_ids()

16.5注冊SMP上的啟動進程——smp_prepare_boot_cpu()

16.6初始化數據結構以使用調度程序——sched_init()

16.6.1為集合調度中使用的task_group的sched_entity結構體和runqueue結構體分配內存

16.6.2初始化root_domain、rt_bandwidth、task_group相關數據結構

16.6.3初始化繫統上所有可用CPU的就緒隊列

16.6.4初始化當前任務的調度相關值與注冊針對負載均衡的中斷處理器

16.7允許內核搶占和阻止搶占——preempt_enable()/preempt_disable()

第17章構建借用內存的後臺

17.1在build_all_zonelists()中操作的一些數據結構

17.2查看build_all_zonelists()結構

17.3決定zone的列表方式——set_zonelist_order()

17.4構建備用列表和備用位圖——__build_all_zonelists()

17.4.1build_zonelists()

17.4.2build_zonelist_in_node_order()

17.4.3build_zonelists_in_zone_order()

17.4.4build_thisnode_zonelists()

17.4.5build_zonelists_cache()

17.5輸出備用列表信息——mminit_verify_zonelist()

17.6指定處理頁分配請求的節點——cpuset_init_current_mems_allowed()

17.7求空頁數——nr_free_pagecache_pages()

17.8頁移動性

第18章page_alloc_init()~pidhash_init()

18.1處理用於熱插撥CPU的頁——page_alloc_init()

18.2處理console參數——parse_early_param()

18.3處理特殊參數——parse_args()

18.4確認中斷處理是否激活——irqs_disable()

18.5內核異常列表定義——sort_main_extable()

18.6初始化RCU機制——rcu_init()

18.7準備使用IRQ——early_irq_init()

18.8初始化中斷——init_IRQ()

18.9構建迅速搜尋進程信息的結構——pidhash_init()

第19章init_timers()~page_cgroup _init()

19.1初始化計時器——init_timers()

19.1.1timers_cpu_notify()

19.1.2register_cpu_notifier()

19.1.3open_softirq()

19.2初始化高分辨率計時器——hrtimers_init()

19.3注冊softirq的回調函數——softirq_init()

19.4設置xtime——timekeeping_init()

19.5初始化硬件計時器——time_init()

19.6初始化時鐘時間——sched_clock_init()

19.7激活CPU的中斷處理——local_irq_enable()

19.8檢測用作根文件繫統的init虛擬內存盤

19.9初始化以分配動態內存——vmalloc_init()

19.10預先初始化目錄項和索引節點緩存——vfs_caches_init_early()

19.11初始化cpuset子繫統——cpuset_init_early()

19.12初始化內存子繫統——page_cgroup_init()

第20章終止bootmem分配器並替換為伙伴繫統

20.1mem_init()函數的調用關繫及其與數據結構的相互關繫

20.2查看mem_init()結構

20.3記錄到不存在的內存位圖——free_unused_memmap_node()

20.4移交至普通空白頁伙伴繫統——free_all_bootmem_node()

20.4.1register_page_bootmem_info_node()

20.4.2free_all_bootmem_core()

20.4.3__free_pages_bootmem()

20.4.4__free_pages()

20.4.5free_hot_cold_page()

20.4.6__free_pages_ok()

20.5移交到高端內存空白頁伙伴繫統——free_area()

第21章初始化以支持CPU熱插撥

21.1初始化cpu_hotplug成員變量——cpu_hotplug_init()

21.2CPU的聯機→脫機轉換處理

第22章激活slab內存分配器——kmem_cache_init()

22.1slab分配器的概念及結構體

22.2slab分配器的重要結構體——kmem_cache和kmem_list3

22.3查看kmem_cache_init()結構

22.4初始化initkmem_list3[]、cache_cache、nodelist[]

22.5連接kmem_list3數組並決定cache壓縮時間——set_up_list3s()

22.6求出用於cache擴展/壓縮的頁順序——cache_estimate()

22.7malloc_sizes和cache_names

22.8生成cache——kmem_cache_create()

22.8.1kmem_cache_zalloc()

22.8.2calculate_slab_order()

22.8.3setup_cpu_cache()

22.8.4enable_cpucache()

22.9生成arraycache_init,kmem_list3 cache

22.10用kmalloc()函數分配的內存替代靜態分配的內存

第23章kmem_trace_init()~security_init()

23.1生成ID alloccator緩存——idr_init_cache()

23.2初始化pageset——setup_per_cpu_pageset()

23.3指定交叉節點——numa_policy_init()

23.4結束計時器初始化——late_time_init()

23.5測定BogoMIPS——calibrate_delay()

23.6制作位圖以分配進程識別符（ID）——pidmap_init()

23.7初始化優先樹的數據結構——prio_tree_init()

23.8生成anon_vma slab緩存——anon_vma_init()

23.9為對像的每個用戶賦予資格——cred_init()

23.10初始化數據結構以使用fork()函數——fork_init()

23.11初始化生成進程的緩存——proc_caches_init()

23.12初始化緩衝緩存——buffer_init()

23.13準備密鑰——key_init()

第24章初始化VFS中使用的多種緩存——vfs_cache_init()

第25章radix_tree_init()~ftrace_init()

25.1基數樹相關數據結構初始化——radix_tree_init()

25.2準備使用信號——signals_init()

25.3注冊並掛載proc文件繫統——proc_root_init()

25.4注冊未能初始化的子繫統——cgroup_init()

25.5重置top_cpuset並注冊cpuset文件繫統——cpuset_init()

25.6初始化任務統計信息接口——delayacct_init()

25.7為管理延遲信息做準備——delayacct_init()

25.7.1延遲審計

25.7.2delayacct_init

25.7.3task_delay_info結構體和delayacct_tsk_init()

25.8檢查寫緩衝一致性——check_bugs()

第26章同步內存與後備存儲——page write back

26.1頁回寫機制

26.2激活頁回寫——pdflush_init()

26.3pdflush線程

26.4指定頁回寫函數

26.5周期性頁回寫和強制性頁回寫回調函數調用方法

26.5.1周期性頁回寫函數——wb_kupdate()

26.5.2強制性頁回寫函數——background_writeout()

26.6初始化周期性頁回寫

第27章查看啟動內核的終函數結構——rest_init()

第28章生成執行函數的內核線程——kernel_thread()

28.1查看kernel_thread()結構

28.2生成處理器的網關——do_fork()

28.3復制父進程——copy_process()

第29章喚醒新生成的任務

29.1查看wake_up_new_task結構

29.2獲取任務的就緒隊列——task_rq_lock()

29.3改善任務的優先順序——effective_prio()

第30章準備使用內核

30.1將當前進程轉移到其他CPU——sched_init_smp()

30.2結束繫統整體初始化——do_basic_setup()

30.2.1生成執行rcu_sched_grace_period()的線程——rcu_init_sched()

30.2.2生成events工作隊列——init_workqueues

30.2.3初始化cpuset子繫統的top_cpuset——cpuset_init_smp()

30.2.4生成khelper工作隊列——usermodehelper_init()

30.2.5初始化Linux的設備模型——driver_init()

30.2.6在proc文件繫統注冊irq信息——init_irq_proc()

30.2.7調用內核未知子繫統——do_initcalls()

30.3為初始化之後的操作做準備——init_post()

第31章內核線程守護進程

31.1內核線程守護進程——kthreadd()

31.2忽略信號——ignore_signals()

31.3設置nice值——set_user_nice()

31.4搜索執行任務的CPU——set_cpus_allowed_prt()

31.5搜索包含列表的實際結構體位置——list_entry()

31.6生成內核線程——create_kthread()

第32章find_task_by_pid_ns()~cpu_idle()

32.1用PID搜索任務——find_task_by_pid_ns()

32.2解除BKL——unlock_kernel()

32.3將調度類變更為idle——init_idle_bootup_task()

32.4RCU機制激活完成通知——rcu_scheduler_starting()

32.5激活內核搶占——preempt_enable_no_resched()

32.6執行進程調度表——schedule()

32.7Linux啟動萬裡長征的終點——cpu_idle()

附錄

附錄A彙編語言、gas關鍵詞總結

附錄B內核分析常見API

附錄C淺談ext2文件繫統

附錄DLinux線程模型

附錄E鏈接器腳本文件結構

後記

索引

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