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第1章 操作系统概述1

1.1操作系统在计算机系统中的地位1

1.2操作系统的定义、功能和特性2

1.2.1操作系统的定义2

1.2.2操作系统的特征3

1.2.3操作系统的功能5

1.3操作系统的发展历史及分类8

1.3.1操作系统的发展过程8

1.3.2操作系统分类12

1.4操作系统的内核体系结构模型19

1.5Linux的特点及发展简史24

1.5.1什么是Linux24

1.5.2Linux的发展历程24

1.5.3Linux的特性25

1.5.4Linux内核的版本演化介绍27

1.6Linux内核的结构及主要组成部分30

1.6.1Linux内核系统体系结构30

1.6.2Linux内核的源码组织结构31

1.7本章小结32

思考题33

进一步阅读33

第2章 计算机系统硬件基础34

2.1计算机硬件的组成结构34

2.2处理器的工作模式36

2.380x86的保护模式38

2.3.180x86系统寄存器38

2.3.2存储管理机制41

2.3.3分段机制41

2.3.4分页机制43

2.3.5保护机制44

2.4中断陷入与异常处理45

2.4.1中断与异常45

2.4.2中断系统46

2.4.3中断处理过程48

2.4.4时钟中断48

2.5任务切换49

2.6SMP及多核技术51

2.7Linux系统引导过程概述53

2.7.1 BIOS引导54

2.7.2 LILO/GRUB引导54

2.7.3 Kernel Boot56

2.7.4 Init引导57

2.8本章小结57

思考题57

进一步阅读58

第3章 进程管理59

3.1进程的原理和实现59

3.1.1进程控制块60

3.1.2进程状态62

3.1.3进程的标识64

3.1.4进程描述符在内存里的组织形式64

3.1.5进程的睡眠和唤醒65

3.2线程的原理与实现66

3.3 Linux进程创建和结束68

3.3.1进程的创建68

3.3.2进程的结束71

3.4进程调度72

3.4.1进程的切换73

3.4.2进程的调度策略74

3.4.3进程调度的触发和进程切换的时机75

3.4.4运行队列76

3.4.5调度域77

3.4.6抢占80

3.4.7调度的时间复杂度81

3.4.8函数schedule的实现81

3.4.9函数load＿balance的实现82

3.5并发控制原理83

3.5.1同步原语简介84

3.5.2死锁87

3.5.3同步原语87

3.6 Linux下的同步机制88

3.6.1处理器数据88

3.6.2可抢占内核89

3.6.3开关中断89

3.6.4原子操作90

3.6.5栅栏90

3.6.6自旋锁和读写锁91

3.6.7 Fast User Space Mutex92

3.6 8信号量92

3.7 Linux下进程间通信95

3.7.1管道95

3.7.2命名管道97

3.7.3消息队列98

3.7.4共享内存99

3.7.5套接口101

3.8本章小结101

思考题101

进一步阅读102

第4章 内存管理103

4.1内存管理概述103

4.1.1内存管理的目的和功能103

4.1.2内存分配的方式104

4.1.3重定位105

4.2内存管理的基本技术108

4.2.1分区法108

4.2.2可重定位分区法110

4.2.3覆盖技术112

4.2.4交换技术113

4.3分页技术113

4.3.1分页内存管理的基本原理114

4.3.2分页技术中的地址映射115

4.3.3页面保护方式118

4.4分段技术119

4.4.1分段技术的基本原理119

4.4.2分段的地址转换120

4.4.3段的共享和保护121

4.5段页式技术122

4.5.1段页式技术的基本原理122

4.5.2地址转换过程124

4.6虚拟存储器技术124

4.6.1程序的局部性原理124

4.6.2虚拟存储器的概念125

4.6.3虚拟存储管理需要考虑的问题125

4.6.4虚拟分页技术的基本原理126

4.6.5请求页式管理中的置换算法128

4.6.6抖动问题131

4.6.7性能分析133

4.7 Linux的内存管理134

4.7.1进程的虚存空间及其划分134

4.7.2进程空间的描述134

4.7.3物理内存的管理136

4.7.4基于Slab的缓存管理139

4.7.5页面换出或丢弃142

4.7.6交换Cache143

4.7.7页面的换入143

4.8本章小结144

思考题145

进一步阅读146

第5章 文件系统147

5.1文件147

5.1.1逻辑文件与物理文件147

5.1.2逻辑文件的组织148

5.1.3逻辑文件的结构149

5.1.4逻辑文件的存取150

5.1.5物理文件的结构150

5.2目录154

5.2.1文件控制块154

5.2.2目录、文件目录与目录文件155

5.2.3文件检索156

5.3文件存储空间管理157

5.4文件共享159

5.4.1静态共享159

5.4.2动态共享161

5.5 Linux文件系统162

5.5.1虚拟文件系统162

5.5.2文件系统注册与注销，安装与卸载174

5.5.3文件系统的缓存机制175

5.5.4 Ext2文件系统177

5.5.5 proc文件系统179

5.6本章小结183

思考题183

进一步阅读184

第6章 设备管理185

6.1设备管理概述185

6.1.1设备的分类185

6.1.2设备控制器187

6.1.3设备管理的目标和功能188

6.1.4 I/O设备的控制方式190

6.2 I/O软件194

6.2.1 I/O软件的分层结构194

6.2.2中断处理程序195

6.2.3设备驱动程序196

6.2.4设备无关197

6.2.5用户空间的I/O软件199

6.2.6 I/O软件的层次调用关系200

6.3缓冲技术200

6.3.1缓冲的引入201

6.3.2缓冲的种类201

6.3.3缓冲池的管理203

6.4设备分配205

6.4.1与设备分配相关的因素205

6.4.2设备分配的原则和方式206

6.4.3设备分配技术206

6.4.4设备分配算法207

6.5 I/O控制208

6.5.1 I/O控制的引入208

6.5.2 I/O控制的功能208

6.5.3 I/O控制的实现209

6.6磁盘调度209

6.6.1磁盘存取时间209

6.6.2磁盘调度算法210

6.6.3性能比较212

6.7本章小结213

思考题214

进一步阅读214

第7章 Linux驱动程序编写基础215

7.1内核模块概述215

7.2内核模块编程基础217

7.2.1内核模块的基本结构217

7.2.2编译和加载218

7.2.3内核符号表220

7.2.4初始化与清理函数220

7.2.5模块参数221

7.3中断服务例程223

7.3.1概述223

7.3.2检测中断号224

7.3.3安装ISR226

7.4上半部和下半部229

7.4.1下半部的实现机制230

7.4.2软中断231

7.4.3 tasklet机制232

7.4.4工作队列234

7.4.5选择合适的下半部机制236

7.5本章小结237

思考题237

进一步阅读238

第8章 字符设备和块设备驱动程序239

8.1字符设备和块设备驱动程序设计基础239

8.1.1驱动层次结构240

8.1.2设备号240

8.1.3字符设备驱动程序注册240

8.1.4块设备驱动程序注册242

8.2字符设备和块设备驱动程序结构243

8.2.1字符设备驱动程序结构243

8.2.2块设备驱动程序结构244

8.3字符设备和块设备驱动程序的内核相关数据结构245

8.4开发实例249

8.4.1字符设备驱动程序249

8.4.2块设备驱动程序252

8.5本章小结255

思考题255

进一步阅读256

第9章 网络设备驱动程序257

9.1网络设备驱动程序设计基础257

9.2 Linux网络设备驱动程序的结构258

9.3网络设备驱动程序的内核相关数据结构261

9.3.1 net＿device结构261

9.3.2 sk＿buffer结构266

9.4开发实例267

9.5本章小结273

思考题273

进一步阅读274

实验1 Linux系统管理275

实验2 剪裁内核291

实验3 内核同步机制313

实验4 进程间通信（内存映射、共享内存、信号量、管道和信号等）317

实验5 proc文件系统325

实验6 虚拟内存的管理331

实验7 字符、块设备和网卡驱动338

参考文献343