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內(nèi)容簡介

　　這是一本基于龍芯平臺，結(jié)合Linux-5.4.x 版本的內(nèi)核源代碼來解析Linux 內(nèi)核的書籍。本書首先介紹了有關(guān)龍芯處理器和Linux 內(nèi)核的基礎(chǔ)知識，然后重點講解了內(nèi)核啟動、異常與中斷、內(nèi)存管理、進程管理、顯卡驅(qū)動、網(wǎng)卡驅(qū)動和電源管理這7 大板塊的內(nèi)容。本書甚少涉及代碼的細枝末節(jié)，而是重點關(guān)注代碼實現(xiàn)的主干流程，并且創(chuàng)造性地引入了樹形視圖和鏈式視圖這兩種比流程圖更好用的代碼解析方法。本書適合Linux 系統(tǒng)相關(guān)的開發(fā)人員，特別是基于龍芯處理器做內(nèi)核開發(fā)的技術(shù)人員學習參考。

作者簡介

　　陳華才博士，高級工程師?，F(xiàn)任江蘇航天龍夢信息技術(shù)有限公司副總工程師，負責龍芯3號處理器的內(nèi)核開發(fā)。作為Linux內(nèi)核中MIPS/ 龍芯3 號的Maintainer，向Linux 內(nèi)核官方提交了大量的代碼。陳華才畢業(yè)于華中科技大學計算機學院，攻讀博士學位期間，先后在中國電力科學院、英特爾開源技術(shù)中心實習，參與高可靠冗余系統(tǒng)、Xen 虛擬機監(jiān)控器和Linux 內(nèi)核的研發(fā)。2012年進入中國科學院計算技術(shù)研究所博士后流動站，同時被派往江蘇夢蘭集團企業(yè)博士后工作站從事博士后研究工作，其間獲得“江蘇省科技創(chuàng)新團隊”和“常熟市科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才”等人才計劃資助。

圖書目錄

第01 章基礎(chǔ)知識
1．1 龍芯處理器簡介 002
1．1．1 龍芯3 號功能特征 004
1．1．2 龍芯3 號處理器核 008
1．1．3 龍芯電腦基本結(jié)構(gòu) 015
1．2 Linux 內(nèi)核簡介 018
1．2．1 Linux 內(nèi)核發(fā)展簡史 019
1．2．2 Linux 內(nèi)核的開發(fā)模式 021
1．2．3 關(guān)于長期維護穩(wěn)定版 025
1．2．4 龍芯的內(nèi)核版本選型 025
1．3 如何高效閱讀代碼 027
1．3．1 找準入口點 028
1．3．2 理清主脈絡(luò) 029
1．3．3 顧名思義看功能 040
1．3．4 理解補丁文件 042
1．4 如何開發(fā)健壯內(nèi)核 045
1．4．1 內(nèi)核代碼風格 046
1．4．2 合理生成補丁 048
1．4．3 謹慎對待創(chuàng)新 049

第02 章內(nèi)核啟動解析
2．1 內(nèi)核源代碼目錄結(jié)構(gòu) 054
2．2 內(nèi)核啟動過程：主核視角 055
2．2．1 第一入口：kernel_entry 056
2．2．2 第二入口：start_kernel() 063
2．2．3 重要函數(shù)：setup_arch() 070
2．2．4 重要函數(shù)：trap_init() 083
2．2．5 重要函數(shù)：init_IRQ() 087
2．2．6 重要函數(shù)：time_init() 092
2．2．7 1 號進程：kernel_init() 096
2．3 內(nèi)核啟動過程：輔核視角 104
2．3．1 第一入口：smp_bootstrap 105
2．3．2 第二入口：start_secondary() 107
2．4 本章小結(jié) 110

第03 章異常與中斷解析
3．1 寄存器操作 113
3．2 異常處理解析 114
3．2．1 復(fù)位異常和NMI 115
3．2．2 緩存錯誤異常 116
3．2．3 TLB/XTLB 異常 117
3．2．4 其他通用異常 126
3．3 中斷處理解析 137
3．3．1 中斷處理的入口 137
3．3．2 中斷處理的分派 140
3．4 軟中斷、小任務(wù)與工作隊列 151
3．4．1 軟中斷softirq 151
3．4．2 小任務(wù)tasklet 154
3．4．3 工作隊列workqueue 156
3．5 本章小結(jié) 159

第04 章內(nèi)存管理解析
4．1 內(nèi)存管理相關(guān)概念 161
4．1．1 龍芯3 號的高速緩存 161
4．1．2 龍芯3 號的TLB 168
4．1．3 龍芯的虛擬地址空間 170
4．2 物理內(nèi)存頁幀管理 171
4．2．1 物理地址空間 177
4．2．2 伙伴系統(tǒng)算法 183
4．3 內(nèi)核內(nèi)存對象管理 201
4．3．1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與API 202
4．3．2 核心函數(shù)解析 209
4．4 分頁映射內(nèi)存管理 217
4．4．1 持久內(nèi)核映射 221
4．4．2 臨時內(nèi)核映射 226
4．4．3 非連續(xù)內(nèi)存管理 229
4．5 進程地址空間管理 241
4．5．1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與API 241
4．5．2 內(nèi)存映射 250
4．5．3 堆區(qū)管理 257
4．5．4 缺頁異常處理 258
4．6 內(nèi)存管理其他話題 266
4．6．1 反向映射 267
4．6．2 內(nèi)存回收 271
4．6．3 巨頁機制 274
4．7 本章小結(jié) 275

第05 章進程管理解析
5．1 進程描述符 278
5．1．1 運行狀態(tài)相關(guān) 285
5．1．2 標識調(diào)度相關(guān) 289
5．1．3 其他重要部分 295
5．2 進程創(chuàng)建 296
5．2．1 復(fù)制新進程 296
5．2．2 執(zhí)行新程序 308
5．3 進程銷毀 314
5．3．1 退出程序執(zhí)行 314
5．3．2 清理進程資源 317
5．4 進程調(diào)度 327
5．4．1 基本概念 328
5．4．2 發(fā)展歷史 330
5．4．3 公平調(diào)度策略 334
5．4．4 調(diào)度核心解析 347
5．4．5 進程切換解析 360
5．5 其他話題 364
5．5．1 CPU 負載 364
5．5．2 調(diào)度域與調(diào)度組 370
5．5．3 NUMA 均衡調(diào)度 374
5．6 本章小結(jié) 380

第06 章顯卡驅(qū)動解析
6．1 顯卡概述 382
6．1．1 發(fā)展簡史及有關(guān)概念 382
6．1．2 現(xiàn)代顯卡的硬件結(jié)構(gòu) 385
6．2 Linux 圖形系統(tǒng)架構(gòu) 388
6．2．1 X-Window 和Wayland 388
6．2．2 直接渲染、間接渲染和顯卡驅(qū)動 391
6．3 Linux 內(nèi)核顯卡驅(qū)動 392
6．3．1 寄存器讀寫 393
6．3．2 常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 394
6．3．3 顯卡初始化 411
6．3．4 命令流處理 435
6．3．5 存儲區(qū)域間數(shù)據(jù)交換 439
6．3．6 GPU 重置（Reset） 443
6．4 本章小結(jié) 446

第07 章網(wǎng)卡驅(qū)動解析
7．1 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)概述 448
7．2 Linux 以太網(wǎng)卡驅(qū)動 449
7．2．1 常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 449
7．2．2 網(wǎng)卡初始化 452
7．2．3 網(wǎng)卡的開與關(guān) 456
7．2．4 數(shù)據(jù)發(fā)送與接收 457
7．2．5 故障檢測與修復(fù)（看門狗） 466
7．3 本章小結(jié) 468

第08 章電源管理解析
8．1 電源管理概述 470
8．2 運行時電源管理 473
8．2．1 動態(tài)變頻 474
8．2．2 自動調(diào)核 488
8．3 系統(tǒng)級睡眠管理 507
8．3．1 睡眠到內(nèi)存（待機） 509
8．3．2 睡眠到磁盤（休眠） 520
8．4 本章小結(jié) 527

附錄A 并發(fā)與同步原語
A．1 內(nèi)存屏障 529
A．2 每CPU 變量 533
A．3 原子操作 535
A．4 開關(guān)搶占 539
A．5 自旋鎖 540
A．6 順序鎖 544
A．7 信號量 546
A．8 互斥量 548
A．9 RCU 機制 549
A．10 其他原語 556

附錄B Linux 內(nèi)核大事記
B．1 史前時代 560
B．2 奇偶時代 560
B．3 快速演進時代 562
B．4 極速演進時代 564
后記
參考文獻