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第一部分 Linux概况1

1 Linux的演变1

2 通用内核职责4

2.1 资源抽象4

2.2 共享资源5

2.2.1 管理对资源的竞争5

2.2.2 资源的独占使用6

2.2.3 有控制的共享6

2.3 操作系统的功能划分7

3.1 中断8

3 内核的组织结构8

3.2 使用内核服务10

3.3 串行执行12

3.4 守护进程13

3.5 引导过程13

3.5.1 引导扇区13

3.5.2 启动内核14

3.6 登录到机器15

3.7 机器中的控制流16

4 进程与资源管理17

4.1 运行进程管理程序18

4.1.1 系统调用18

4.2 创建新任务19

4.1.2 中断19

4.3 调度程序20

4.4 进程间通信与同步机制20

4.5 保护机制21

5 存储管理22

5.1 管理虚拟地址空间22

5.2 辅助存储23

5.3 缺页处理23

5.4 地址变换24

6 设备管理26

6.1 设备驱动程序27

6.2 处理中断28

7 文件管理29

7.1 装载文件系统30

7.2 打开文件31

7.3 读写文件32

7.4 Ext2文件系统33

8 了解Linux的更多信息36

第二部分 练习38

练习一 观察Linux行为38

1.1 介绍38

1.2 问题陈述40

1.2.1 部分A40

1.2.4 部分D41

1.2.2 部分B41

1.2.3 部分C41

1.3 解决问题42

1.3.1 /proc文件系统42

1.3.2 使用argc和argv42

1.3.3 组织方案44

1.3.4 将工作保存在共享实验室45

练习二 Shell编程46

2.1 介绍46

2.1.1 基本UNIX风格的shell操作47

2.1.3 I/O重定向49

2.1.2 将进程放在后台49

2.1.4 shell管道50

2.1.5 读取多个输入流52

2.2 问题陈述53

2.2.1 部分A53

2.2.2 部分B53

2.2.3 部分C53

2.3 解决问题54

2.3.1 组织方案54

2.3.2 部分A54

2.3.3 部分B和C56

3.1.1 内核如何维护时间57

3.1 介绍57

练习三 内核定时器57

3.1.2 每进程定时器58

3.2 问题陈述60

3.2.1 部分A60

3.2.2 部分B60

3.2.3 部分C60

3.3 解决问题61

3.3.1 Linux源代码组织结构61

3.3.2 信号62

3.3.3 组织方案63

4.1.1 模块组织结构66

4.1 介绍66

练习四 内核模块66

4.1.2 模块的装载与卸载69

4.2 问题陈述70

4.3 解决问题70

4.3.1 read()过程70

4.3.2 文件结束(EOF)条件71

4.3.3 编译模块71

4.3.4 装载和卸载模块71

4.3.5 时钟精度问题71

4.3.6 更多帮助71

5.1.1 系统调用链72

练习五 系统调用72

5.1 介绍72

5.1.2 定义系统调用编号73

5.1.3 生成系统调用stub74

5.1.4 内核函数组织结构75

5.1.5 引用用户空间内存地址76

5.2 问题陈述76

5.2.1 部分A76

5.2.2 部分B76

5.3.1 内核printk()函数77

5.3.2 组织方案77

5.3 解决问题77

5.3.3 重建内核78

5.3.4 留下一个干净的环境79

练习六 共享内存80

6.1 介绍80

6.1.1 共享内存API80

6.1.2 实现83

6.2 问题陈述88

6.3 解决问题88

练习七 虚拟存储90

7.1 介绍90

7.1.1 虚拟地址空间91

7.1.2 虚拟存储区93

7.1.3 地址变换94

7.1.4 缺页处理程序94

7.1.5 主存分配97

7.2 问题陈述97

7.2.1 部分A97

7.2.2 部分B97

7.3 解决问题97

练习八 同步机制98

8.1 介绍98

8.1.1 阻塞任务98

8.1.2 等待队列99

8.1.3 使用等待队列100

8.2 问题陈述102

8.2.1 部分A102

8.2.2 部分B103

8.3 解决问题103

练习九 调度程序105

9.1 介绍105

9.1.1 进程管理105

9.1.2 进程状态107

9.1.3 调度程序实现108

9.1.4 公平共享调度111

9.3.1 设计解决方案112

9.3 解决问题112

9.3.2 比较调度程序的性能112

9.2.1 部分A112

9.2.2 部分B112

9.2 问题陈述112

练习十 设备驱动程序114

10.1 介绍114

10.1.1 驱动程序组织结构115

10.1.2 可装载内核模块驱动程序117

10.1.3 示例：磁盘驱动程序118

10.3 解决问题120

10.2.2 部分B120

10.2.1 部分A120

10.2 问题陈述120

练习十一 文件系统122

11.1 介绍122

11.1.1 虚拟文件系统123

11.1.2 目录127

11.1.3 示例：MS-DOS文件系统128

11.2 问题陈述129

11.2.1 部分A129

11.3 解决问题130

11.3.1 MS-DOS磁盘格式130

11.2.2 部分B130

11.2.3 部分C130

11.3.2 MS-DOS FAT132

11.3.3 使用软盘API136

11.3.4 设计解决方案137

练习十二 文件I/O141

12.1 介绍141

12.1.1 打开与关闭操作142

12.1.2 读写操作142

12.1.3 块分配144

12.1.4 缓冲区管理145

12.2.1 部分A146

12.2 问题陈述146

12.2.2 部分B147

12.2.3 部分C147

12.2.4 部分D147

12.3 解决问题147

12.3.1 open()函数147

12.3.2 缓冲FAT148

12.3.3 解决方案148

进一步学习151

附录A Linux Mandrake 7.0快速安装指南152

附录B GNU通用公共许可证(版本2，1991.6)156

参考文献161