Linux高階程式開發教程

Linux進階程式設計｛開發｝教學
第一部分Linux核心第二部分Linux核心模組程式設計指南第三部分Linux程式設計師指南第四部分Linux核心概念系統結構第五部分Linux核心具體係統結構

目 錄雷蒙序簡介
Linux文檔工程小組“公告”
譯者序第一部分 Linux核心前言
第1章 硬體基礎與軟體基礎 6
1.1 硬體基礎 6
1.1.1 CPU 7
1.1.2 記憶體 8
1.1.3 總線 8
1.1.4 控制器和周邊 8
1.1.5 位址空間 9
1.1.6 時鐘 9
1.2 軟體基礎 9
1.2.1 電腦語言 9
1.2.2 什麼是作業系統 11
1.2.3 內核資料結構 13
第2章 記憶體管理 15
2.1 虛擬記憶體抽像模型 15
2.1.1 請求調頁 17
2.1.2 交換 17
2.1.3 共享虛擬記憶體 18
2.1.4 實體尋址模式與虛擬尋址模式 18
2.1.5 存取控制 18
2.2 高速緩存 19
2.3 Linux頁表 20
2.4 頁分配與回收 21
2.4.1 頁分配 22
2.4.2 頁回收 22
2.5 記憶體映射 22
2.6 請求調頁 23
2.7 Linux頁快取 24
2.8 頁換出和淘汰 25
2.8.1 減少緩衝區和頁快取大小 25
2.8.2 換出System V共享記憶體頁 26
2.8.3 換出和淘汰頁 27
2.9 交換緩存 27
2.10 頁換入 28
第3章 進程 29
3.1 Linux進程 29
3.2 標識符 31
3.3 調度 32
3.4 文件 34
3.5 虛擬記憶體 35
3.6 建立進程 36
3.7 時間和定時器 37
3.8 執行程序 38
3.8.1 ELF 39
3.8.2 腳本檔 40
第4章 進程間通訊機制 41
4.1 訊號機制 41
4.2 管道 42
4.3 套接字 44
4.3.1 System V的進程間通訊機制 44
4.3.2 訊息隊列 44
4.3.3 信號量 45
4.3.4 共享儲存區 47
第5章 PCI 49
5.1 PCI的位址空間 49
5.2 PCI配置頭 50
5.3 PCI的I/O和儲存位址空間 51
5.4 PCI-ISA橋 51
5.5 PCI-PCI 橋 51
5.5.1 PCI-PCI橋接器：PCI I/O和儲存位址
空間的窗口 51
5.5.2 PCI-PCI橋接器：PCI配置週期和PCI
總線編號 52
5.6 Linux PCI初始化 53
5.6.1 Linux核心PCI資料結構 53
5.6.2 PCI設備驅動程式 53
5.6.3 PCI的BIOS函數 56
5.6.4 PCI修正過程 57
第6章 中斷處理與裝置驅動程式 60
6.1 中斷與中斷處理 60
6.1.1 可程式中斷控制器 61
6.1.2 初始化中斷處理資料結構 61
6.1.3 中斷處理 62
6.2 裝置驅動程式 63
6.2.1 測試與中斷 64
6.2.2 直接記憶體存取(DMA) 65
6.2.3 記憶體 66
6.2.4 設備驅動程式與核心的介面 66
6.2.5 硬碟 69
6.2.6 網路設備 74
第7章 文件系統 77
7.1 第二個擴充檔案系統EXT2 78
7.1.1 EXT2系統的inode節點 79
7.1.2 EXT2系統的超級區塊 80
7.1.3 EXT2系統的群組描述符 80
7.1.4 EXT2系統的目錄 81
7.1.5 在EXT2檔案系統中尋找檔案 81
7.1.6 在EXT2檔案系統中改變文件
的大小 82
7.2 虛擬檔案系統 83
7.2.1 VFS檔案系統的超級區塊 84
7.2.2 VFS檔案系統的inode節點 84
7.2.3 註冊文件系統 85
7.2.4 裝配檔案系統 85
7.2.5 在虛擬檔案系統中尋找檔案 87
7.2.6 卸載檔案系統 87
7.2.7 VFS檔案系統的inode快取 87
7.2.8 目錄快取 88
7.3 緩衝區快取 88
7.3.1 bdflush核心守護程式 90
7.3.2 update進程 90
7.4 /proc檔案系統 91
7.5 特殊設備文件 91
第8章 網路 92
8.1 TCP/IP網路概述 92
8.2 Linux中的TCP/IP網路層次結構 95
8.3 BSD套接字介面 96
8.4 INET的套接字層 97
8.4.1 建立BSD套接字 98
8.4.2 為INET BSD Socket綁定位址 99
8.4.3 建立INET BSD Socket連線 99
8.4.4 INET BSD Socket偵聽 100
8.4.5 接受連線請求 100
8.5 IP層 100
8.5.1 套接字緩衝區 100
8.5.2 接收IP封包 101
8.5.3 發送IP封包 102
8.5.4 數據分片 102
8.6 位址解析協定 103
8.7 IP路由 104
第9章 內核機制與模組 107
9.1 內核機制 107
9.1.1 Bottom Half控制 107
9.1.2 任務隊列 108
9.1.3 定時器 109
9.1.4 等待隊列 110
9.1.5 自旋鎖 110
9.1.6 信號量 110
9.2 模組 111
9.2.1 模組載入 112
9.2.2 模組卸載 113
第10章 處理器 115
10.1 X86 115
10.2 ARM 115
10.3 Alpha AXP處理器 115
第11章 Linux核心原始碼 117
11.1 怎樣得到Linux核心源碼 117
11.2 核心原始碼的編排 117
11.3 從何處看起 118
第12章 Linux資料結構 120
附錄A 有用的Web和FTP站點 138
附錄B 詞彙表 139
第二部分 Linux核心模組程式設計指南致謝前言第1章 Hello, World 145
1.1 核心模組的Makefiles檔 146
1.2 多檔案核心模組 147
第2章 字元設備檔案 149
第3章 /proc檔案系統 158
第4章 把/proc用於輸入 162
第5章 把設備檔案用於輸入 170
第6章 啟動參數 182
第7章 系統調用 185
第8章 阻塞處理 190
第9章 替換printk 199
第10章 任務調度 202
第11章 中斷處理程序 207
第12章 對稱多處理 211
第13章 常見錯誤 212
附錄A 2.0和2.2之間的差異 213
附錄B 其他資源 214
附錄C 給你的評價 215
第三部分 Linux程式設計師指南第1章 Linux作業系統 219
第2章 Linux核心 220
第3章 Linux libc包 221
第4章 系統調用 222
第5章 「瑞士軍刀」：ioctl 223
第6章 Linux進程間通訊 224
6.1 介紹 224
6.2 半雙工Unix管道 224
6.2.1 基本概念 224
6.2.2 用C語言建立管道 225
6.2.3 簡便方法 229
6.2.4 管道的原子操作 233
6.2.5 關於半雙工管道需要注意的幾個
問題 233
6.3 命名管道 234
6.3.1 基本概念 234
6.3.2 建立FIFO 234
6.3.3 FIFO操作 235
6.3.4 FIFO上的阻塞動作 236
6.3.5 SIGPIPE訊號 237
6.4 系統V IPC 237
6.4.1 基本概念 237
6.4.2 訊息隊列 239
6.4.3 信號量 251
6.4.4 semtool：互動式信號量操作
程序 260
6.4.5 共享記憶體 267
第7章 聲音程式設計 274
7.1 內部揚聲器編程 274
7.2 音效卡編程 274
第8章 字元單元圖形 276
8.1 libc中的I/O函數 277
8.1.1 格式化輸出 277
8.1.2 格式化輸入 278
8.2 termcap庫 278
8.2.1 前言 278
8.2.2 獲得終端描述 279
8.2.3 查看終端描述 279
8.2.4 termcap權能 280
8.3 Ncurses簡介 280
8.4 初始化 282
8.5 窗口 283
8.6 輸出 284
8.6.1 格式化輸出 285
8.6.2 插入字元/行 286
8.6.3 刪除字元/行 286
8.6.4 方框和直線 287
8.6.5 背景字元 287
8.7 輸入 288
8.8 選項 289
8.8.1 輸出選項 289
8.8.2 輸入選項 290
8.8.3 終端屬性 291
8.8.4 使用選項 291
8.9 更新終端機 292
8.10 視訊屬性與顏色 293
8.11 遊標和螢幕座標 294
8.12 滾動 294
8.13 小鍵盤 295
8.14 軟標籤 295
8.15 雜項 295
8.16 低級訪問 296
8.17 螢幕轉儲 296
8.18 Termcap模擬 296
8.19 Terminfo函數 296
8.20 調試函數 297
8.21 Terminfo權能 297
8.21.1 布林型權能 297
8.21.2 數值型權能 298
8.21.3 字串型權能 299
8.22 [N]Curses函數概述 306
第9章 I/O埠編程 307
9.1 滑鼠編程 307
9.2 數據機編程 308
9.3 印表機程式設計 308
9.4 遊戲桿程式設計 308
第10章 把應用程式移植到Linux上 309
10.1 介紹 309
10.2 訊號處理 309
10.2.1 SVR4、BSD和POSIX.1下
的訊號 310
10.2.2 Linux訊號選項 310
10.2.3 Linux下的訊號 310
10.2.4 Linux支援的訊號 311
10.3 終端I/O 311
10.4 進程資訊與控制 311
10.4.1 kvm過程 312
10.4.2 ptrace和/proc檔案系統 312
10.4.3 Linux下的進程控制 312
10.5 可移植條件編譯 313
10.6 補充說明 314
附錄 以字母順序排列的系統呼叫 315
第四部分 Linux核心概念系統結構摘要 323
前言 324
第1章 系統結構 325
1.1 系統概述 325
1.2 核心的目標 325
1.3 內核結構的概述 325
1.4 支援多個開發人員 327
1.5 系統資料結構 328
1.5.1 任務清單 328
1.5.2 記憶體映射 328
1.5.3 索引節點 328
1.5.4 數據連接 329
第2章 子系統的系統結構 330
2.1 進程調度程序系統結構 330
2.1.1 目標 330
2.1.2 模組 330
2.1.3 數據表達 331
2.1.4 依賴性、資料流與控制流 331
2.2 記憶體管理程式系統結構 331
2.2.1 目標 331
2.2.2 模組 331
2.2.3 數據表示 331
2.2.4 資料流、控制流與依賴性 332
2.3 虛擬檔案系統系統架構 333
2.3.1 目標 333
2.3.2 模組 333
2.3.3 數據表示 333
2.3.4 資料流、控制流與依賴性 334
2.4 網路介面系統結構 334
2.4.1 目標 334
2.4.2 模組 334
2.4.3 數據表示 335
2.4.4 資料流、控制流與依賴性 335
2.5 進程間通訊系統結構 335
第3章 結論 336
附錄A 術語定義 337
附錄B 參考文獻 338
第五部分 Linux核心具體係統結構摘要 341
第1章 前言 342
1.1 目標 342
1.2 Linux介紹 342
1.3 軟體系統結構的背景知識 342
1.4 方法與途徑 343
1.5 適用本書的讀者 344
1.6 本部分的章節安排 344
第2章 系統結構 345
第3章 子系統結構 346
3.1 進程調度程序 346
3.1.1 目標 346
3.1.2 外部介面 346
3.1.3 子系統描述 346
3.1.4 資料結構 347
3.1.5 子系統結構 348
3.1.6 子系統依賴性 348
3.2 記憶體管理程序 348
3.2.1 目標 348
3.2.2 外部介面 349
3.2.3 子系統描述 349
3.2.4 資料結構 350
3.2.5 子系統結構 350
3.2.6 子系統依賴性 351
3.3 虛擬檔案系統 352
3.3.1 目標 352
3.3.2 外部介面 352
3.3.3 子系統描述 353
3.3.4 設備驅動程式 353
3.3.5 邏輯檔案系統 354
3.3.6 模組 354
3.3.7 資料結構 355
3.3.8 子系統結構 355
3.3.9 子系統依賴性 355
3.4 進程間通訊 355
3.4.1 目標 355
3.4.2 外部介面 357
3.4.3 子系統描述 357
3.4.4 資料結構 358
3.4.5 子系統結構 359
3.4.6 子系統依賴性 359
3.5 網路介面 360
3.5.1 目標 360
3.5.2 外部介面 361
3.5.3 子系統描述 361
3.5.4 資料結構 362
3.5.5 子系統結構 363
3.5.6 子系統依賴性 363
第4章 結論 365
附錄A 術語定義 366
附錄B 參考文獻 368
第六部分 附 錄附錄A Linux文件工程拷貝許可證 372
附錄B GNU通用公共授權 374