Linux内核编程（china-pub首发）
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源代码级内核分析 自上而下纵观Linux内核的基本框架 示例丰富，注释详
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《linux内核编程》以linux 操作系统为基础，详细介绍了linux 内核子系统，并辅以大量内核源代码和示例程序进行演示，引领读者深入linux 内核。本书的主要内容包括：linux 基础知识、内核探索工具集、进程的整个生命周期、内存区、页面、slab 分配器、用于输入/ 输出的各种设备、文件系统、抢占、自旋锁、信号量、内核引导、构建linux 内核，以及向内核添加代码等。同时还简单介绍了一些应用工具和实用程序，从而可以获取理解内核内幕所需的信息。每章末尾都给出一些练习，涉及内核运行的操作及工作原理。
《linux内核编程》适合对linux 内核感兴趣的各层次读者，无论对linux 初学者还是linux 程序开发人员，本书都是一本很有价值的参考书。
《linux内核编程》适合对linux 内核感兴趣的各层次读者，无论对linux 初学者还是linux 程序开发人员，本书都是一本很有价值的参考书。
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本书提供作译者介绍
Claudia Salzberg Rodriguez
就职于IBM Linux技术中心，负责内核及相关编程工具的开发。在担任程序员的10多年时间里，她一直针对Intel和PPC平台进行Linux嵌入式系统到高性能系统的开发。
Gordon Fischer 曾为很多底层设备开发过Linux和Unix设备驱动程序，并针对Intel和PPC平台上的企业级系统中使用Linux内核。
Steven Smolski 有近30年的半导体行业从业经验。从事过内存、处理器以及ASICS的研发和测试，为Linux、AIX以及Windows都编写过应用程序和驱动程序，还进行过嵌入式操作系.. << 查看详细
就职于IBM Linux技术中心，负责内核及相关编程工具的开发。在担任程序员的10多年时间里，她一直针对Intel和PPC平台进行Linux嵌入式系统到高性能系统的开发。
Gordon Fischer 曾为很多底层设备开发过Linux和Unix设备驱动程序，并针对Intel和PPC平台上的企业级系统中使用Linux内核。
Steven Smolski 有近30年的半导体行业从业经验。从事过内存、处理器以及ASICS的研发和测试，为Linux、AIX以及Windows都编写过应用程序和驱动程序，还进行过嵌入式操作系.. << 查看详细
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《linux内核编程》
第1 章 概述 1
1.1 unix 的历史 2
1.2 标准和通用接口 3
1.3 自由软件和开放源码 3
1.4 linux 发布版概览 3
1.41 debian 4
1.42 red hat/fedora 4
1.43 mandriva 4
1.44 suse 4
1.45 gentoo 4
1.46 yellow dog 5
1.47 其他发布版 5
1.5 内核版本信息 5
1.6 基于power 的linux 5
1.7 什么是操作系统 6
1.8 内核组织 7
1.9 linux 内核概述 7
1.9.1 用户接口 7
1.9.2 用户标识符 8
第1 章 概述 1
1.1 unix 的历史 2
1.2 标准和通用接口 3
1.3 自由软件和开放源码 3
1.4 linux 发布版概览 3
1.41 debian 4
1.42 red hat/fedora 4
1.43 mandriva 4
1.44 suse 4
1.45 gentoo 4
1.46 yellow dog 5
1.47 其他发布版 5
1.5 内核版本信息 5
1.6 基于power 的linux 5
1.7 什么是操作系统 6
1.8 内核组织 7
1.9 linux 内核概述 7
1.9.1 用户接口 7
1.9.2 用户标识符 8
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溯本求源，从本书开始！
打开Linux内核源代码，我们可以看到熟悉的C语言函数和一些陌生的汇编代码。应该说，Linux内核入门是不容易的，原因在于其代码规模庞大，而且涉及的层面众多。规模一大，就不易现出本来面目，枝叶庞杂，自然不容易找到着手之处；层面一多，就会让人眼花缭乱，盘根错节，怎能让人提纲挈领？
就我们的经验，本书是内核初学者（不是编程初学者）登堂入室的首选。本书三位作者有多年的行业经验：Claudia Salzberg Rodriguez就职于IBM Linux技术中心，从事内核及相关编程工具的开发工作；Gordon Fischer为很多设备开发了Linux和UNIX设备驱动程序；Steve Smolski在半导体行业已经浸染了26年，开发过各种驱动程序和嵌入式系统。他们合作奉献给大家的这本内核入门，是对Linux内核编程的有效指导。作者独特的由表及里的讲解方法使得内核编程更易于理解：从用户空间到内核，把内核内在的实现原理与用户级编程的基本原则相联系，系统地追踪了实现功能。这种途径有助于扩大你所了解的Linux知识，加深对内核组成及工作机理的理解。
在本书的翻译过程中，我们能感受到作者软硬件知识之全面、内容组织方式之独到，以及开发经验之丰富。在我们熟知的x86平台之外，作者还对PowerPC平台进行了深入讲解，不仅让基于PowerPC平台的开发者找到了知音，更为x86的开发者打开了一扇窗。
本书第1、4、9、10章由陈莉君翻译，第2、5、8章由贺炎翻译，第3、6、7章由刘霞林翻译，全书由陈莉君统稿。书中不妥之处和错误在所难免，望读者指正。
打开Linux内核源代码，我们可以看到熟悉的C语言函数和一些陌生的汇编代码。应该说，Linux内核入门是不容易的，原因在于其代码规模庞大，而且涉及的层面众多。规模一大，就不易现出本来面目，枝叶庞杂，自然不容易找到着手之处；层面一多，就会让人眼花缭乱，盘根错节，怎能让人提纲挈领？
就我们的经验，本书是内核初学者（不是编程初学者）登堂入室的首选。本书三位作者有多年的行业经验：Claudia Salzberg Rodriguez就职于IBM Linux技术中心，从事内核及相关编程工具的开发工作；Gordon Fischer为很多设备开发了Linux和UNIX设备驱动程序；Steve Smolski在半导体行业已经浸染了26年，开发过各种驱动程序和嵌入式系统。他们合作奉献给大家的这本内核入门，是对Linux内核编程的有效指导。作者独特的由表及里的讲解方法使得内核编程更易于理解：从用户空间到内核，把内核内在的实现原理与用户级编程的基本原则相联系，系统地追踪了实现功能。这种途径有助于扩大你所了解的Linux知识，加深对内核组成及工作机理的理解。
在本书的翻译过程中，我们能感受到作者软硬件知识之全面、内容组织方式之独到，以及开发经验之丰富。在我们熟知的x86平台之外，作者还对PowerPC平台进行了深入讲解，不仅让基于PowerPC平台的开发者找到了知音，更为x86的开发者打开了一扇窗。
本书第1、4、9、10章由陈莉君翻译，第2、5、8章由贺炎翻译，第3、6、7章由刘霞林翻译，全书由陈莉君统稿。书中不妥之处和错误在所难免，望读者指正。
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无论是一般性技术还是计算机技术，对于试图了解它们的人们来说都具有不可思议的魔力。技术的发展使其影响力不断扩大，迫使人们对一些旧的概念重新评估。Linux操作系统已经对产业变革和商业营销方式转变做出了巨大贡献。它采用GNU公共许可证并与GNU软件良性互动，占据了中心位置，围绕开源、自由软件和开发社区思想的各种争论都离不开它。Linux无疑是一个极其成功的典范，展现了开源操作系统无比强大的力量，其理论的魔力令世界各地的程序员们如痴如狂。
对于大多数计算机用户来说，使用Linux正变得越来越方便。有了各种各样的发布版、社区的支持，以及工业后盾，Linux的应用也找到了安全的港湾，出现在大学、行业应用以及数以千计的家庭用户中。
使用大潮促进了技术支持和新功能需求的日益增长。这样一来，愈来愈多的程序员发现自己对Linux内核内幕感兴趣，因为大量现有的（还在快速增长的）应用需要支持不同的体系结构和种类繁多的新设备。
内核向Power体系结构的成功移植，也助长了Linux操作系统在高端服务器和嵌入式系统中的全面繁荣。许多公司购买基于Power PC的系统来运行Linux，因此越来越多的人需要知道Linux在该体系结构上的运行机理。
适合的读者
本书的读者包括初级和经验丰富的系统程序员、Linux的热衷者，以及应用程序的开发者，这些开发者渴望更好地理解自己的程序到底是如何工作的。只要有C语言知识，熟悉基本的Linux用法，如果想知道Linux如何工作，那么你就会发现这本书提供了所需的基本知识，可以说，本书是理解Linux内核如何工作的初级读本。
不管你是只登录过Linux并编写了些小程序，还是你本身就是一个系统程序员，正想深入理解某个子系统的特性，本书都会有你所要的信息。
内容组织
本书分为三部分，每部分都提供必要的知识，让读者能顺利地钻研Linux内幕。
第一部分提供必要的工具和背景，便于对Linux内核展开进一步的探索。
第1章回顾了Linux和UNIX的历史，对比了很多发布版，并从用户空间的角度简述各种内核子系统。
第2章描述Linux内核中常用的数据结构和语言的用法，介绍x86和PowerPC体系结构的汇编语言，并简述一些工具和实用程序，可用来获取理解内核内幕所需的信息。
第二部分介绍了在每个内核子系统中所涉及的基本概念，并分析了执行子系统功能的代码。
第3章讨论了进程模型的实现。本章解释了为何引入进程，并讨论了进程往返于用户空间和内核空间时的控制流。我们还讨论了进程在内核中是如何实现的，并描述了与进程执行相关的所有数据结构。本章还介绍了中断和异常，描述了这些硬件机制在每种体系结构中是如何发生的，它们与Linux内核又是如何交互的。
第4章描述了Linux内核如何追踪和管理用户空间进程的可用内存和内核的可用内存。本章描述了内核对内存分类的方式，以及决定分配和释放内存的方式，也详细描述了缺页机制以及它怎样在硬件上执行。
第5章描述了处理器如何与其他设备进行交互，内核又是如何响应和控制这些交互的。本章还涵盖了各种设备及其在内核中的实现。
第6章概述文件和目录如何在内核中实现。本章引入了虚拟文件系统，它是用于支持多文件系统的抽象层。本章还跟踪了文件相关操作的执行，如打开和关闭文件。
第7章描述调度程序的操作，调度程序让多个进程运行起来就像系统中只有一个进程在运行一样。本章详细描述了内核如何选择执行哪一个任务，进程切换时如何与硬件进行交互。本章还叙述了什么是内核抢占，它又是怎样执行的。最后，描述了系统时钟的工作原理，内核怎样使用它计时。
第8章描述电源开和关时都发生些什么。本章对各种处理器处理内核加载的方式进行了跟踪，包括对BIOS、Open Firmware和bootloader的描述。然后，考察了内核启动和初始化时的线性顺序，涉及了前面章节中讨论的所有子系统。
第三部分，描述如何编译内核并与内核进行交互的有效途径。
对于大多数计算机用户来说，使用Linux正变得越来越方便。有了各种各样的发布版、社区的支持，以及工业后盾，Linux的应用也找到了安全的港湾，出现在大学、行业应用以及数以千计的家庭用户中。
使用大潮促进了技术支持和新功能需求的日益增长。这样一来，愈来愈多的程序员发现自己对Linux内核内幕感兴趣，因为大量现有的（还在快速增长的）应用需要支持不同的体系结构和种类繁多的新设备。
内核向Power体系结构的成功移植，也助长了Linux操作系统在高端服务器和嵌入式系统中的全面繁荣。许多公司购买基于Power PC的系统来运行Linux，因此越来越多的人需要知道Linux在该体系结构上的运行机理。
适合的读者
本书的读者包括初级和经验丰富的系统程序员、Linux的热衷者，以及应用程序的开发者，这些开发者渴望更好地理解自己的程序到底是如何工作的。只要有C语言知识，熟悉基本的Linux用法，如果想知道Linux如何工作，那么你就会发现这本书提供了所需的基本知识，可以说，本书是理解Linux内核如何工作的初级读本。
不管你是只登录过Linux并编写了些小程序，还是你本身就是一个系统程序员，正想深入理解某个子系统的特性，本书都会有你所要的信息。
内容组织
本书分为三部分，每部分都提供必要的知识，让读者能顺利地钻研Linux内幕。
第一部分提供必要的工具和背景，便于对Linux内核展开进一步的探索。
第1章回顾了Linux和UNIX的历史，对比了很多发布版，并从用户空间的角度简述各种内核子系统。
第2章描述Linux内核中常用的数据结构和语言的用法，介绍x86和PowerPC体系结构的汇编语言，并简述一些工具和实用程序，可用来获取理解内核内幕所需的信息。
第二部分介绍了在每个内核子系统中所涉及的基本概念，并分析了执行子系统功能的代码。
第3章讨论了进程模型的实现。本章解释了为何引入进程，并讨论了进程往返于用户空间和内核空间时的控制流。我们还讨论了进程在内核中是如何实现的，并描述了与进程执行相关的所有数据结构。本章还介绍了中断和异常，描述了这些硬件机制在每种体系结构中是如何发生的，它们与Linux内核又是如何交互的。
第4章描述了Linux内核如何追踪和管理用户空间进程的可用内存和内核的可用内存。本章描述了内核对内存分类的方式，以及决定分配和释放内存的方式，也详细描述了缺页机制以及它怎样在硬件上执行。
第5章描述了处理器如何与其他设备进行交互，内核又是如何响应和控制这些交互的。本章还涵盖了各种设备及其在内核中的实现。
第6章概述文件和目录如何在内核中实现。本章引入了虚拟文件系统，它是用于支持多文件系统的抽象层。本章还跟踪了文件相关操作的执行，如打开和关闭文件。
第7章描述调度程序的操作，调度程序让多个进程运行起来就像系统中只有一个进程在运行一样。本章详细描述了内核如何选择执行哪一个任务，进程切换时如何与硬件进行交互。本章还叙述了什么是内核抢占，它又是怎样执行的。最后，描述了系统时钟的工作原理，内核怎样使用它计时。
第8章描述电源开和关时都发生些什么。本章对各种处理器处理内核加载的方式进行了跟踪，包括对BIOS、Open Firmware和bootloader的描述。然后，考察了内核启动和初始化时的线性顺序，涉及了前面章节中讨论的所有子系统。
第三部分，描述如何编译内核并与内核进行交互的有效途径。
序言回到顶部↑
“有龙出没”，中世纪地图绘制者碰到未知和危险的地方就如此标记，可能你首次敲入如下命令也有这样的感觉：
cd /usr/src/linux ; ls
“我该从何处入手？”你困惑不已。“我到底在寻找什么？所有这些是怎样放在一起并真正起作用的？”
功能全面的现代操作系统庞大而复杂，有为数不少的子系统，它们之间的交互更是错综复杂而微妙难言。不错，你的确拥有Linux内核源代码（稍后还会详述），但是，从何处开始阅读，应留意哪些地方，该以怎样的顺序浏览代码，这些问题的答案都不是显而易见的。
本书的作用正在于此。它一步一步地让你了解到内核的各个部分，它们如何工作，互相之间怎样关联。本书作者熟知内核，将这些知识贯穿于本书的始终。在学完本书之后，你和内核至少会成为好朋友，乃至产生深厚的情意。
Linux内核是“自由”软件。Richard Stallman在“自由软件的定义”一文 中，说明了软件自由的含义。有两个级别，Freedom 0，运行软件是自由的，这是最基本的自由。紧跟其后的是Freedom 1，探究程序运行原理也是自由的。这种自由往往被忽略，实际上，这才是最重要的，因为学习的最好方式就是观察别人如何做事。在软件世界中，那就意味着阅读别人的程序，并了解他们哪方面做得好，哪方面做得不好。至少在我看来，GNU/Linux之所以在现代计算领域变成一股强大的力量，最根本的原因之一就是GPL协议的自由。你在使用GNU/Linux的每时每刻都会感到这种自由的可贵，别忘了经常默念一下它的好处。
本书充分利用Freedom 1，带你深入研究Linux内核源代码。你会看到所有的一切，有些方面的确做得不错，还有些事也并不尽人意。但是，由于有了Freedom 1，你会看到全貌，并从中学到很多。
况且，这也使我与“Prentice Hall开源软件开发系列丛书”结缘，本书是丛书的第一辑。开发这个系列的想法来自于这样一个理念：阅读代码是学习编程的最好方法。如今这个世界，人们幸福地享有丰富而自由的开源软件，这些源代码正期待着（或许热切渴望着）被大家阅读、理解和赞许。该系列丛书旨在成为你软件开发学习过程中的领路人，即通过尽可能多地展示真实的代码帮助你学好编程。
我真诚地希望你会喜欢本书，并从中获益多多。我也希望本书能激发你的灵感，从而在自由软件和开源世界开创你自己的事业，用这种方式参与进来，那无疑是最令人愉快的了。
祝你学习愉快！
Arnold Robbins
丛书主编
cd /usr/src/linux ; ls
“我该从何处入手？”你困惑不已。“我到底在寻找什么？所有这些是怎样放在一起并真正起作用的？”
功能全面的现代操作系统庞大而复杂，有为数不少的子系统，它们之间的交互更是错综复杂而微妙难言。不错，你的确拥有Linux内核源代码（稍后还会详述），但是，从何处开始阅读，应留意哪些地方，该以怎样的顺序浏览代码，这些问题的答案都不是显而易见的。
本书的作用正在于此。它一步一步地让你了解到内核的各个部分，它们如何工作，互相之间怎样关联。本书作者熟知内核，将这些知识贯穿于本书的始终。在学完本书之后，你和内核至少会成为好朋友，乃至产生深厚的情意。
Linux内核是“自由”软件。Richard Stallman在“自由软件的定义”一文 中，说明了软件自由的含义。有两个级别，Freedom 0，运行软件是自由的，这是最基本的自由。紧跟其后的是Freedom 1，探究程序运行原理也是自由的。这种自由往往被忽略，实际上，这才是最重要的，因为学习的最好方式就是观察别人如何做事。在软件世界中，那就意味着阅读别人的程序，并了解他们哪方面做得好，哪方面做得不好。至少在我看来，GNU/Linux之所以在现代计算领域变成一股强大的力量，最根本的原因之一就是GPL协议的自由。你在使用GNU/Linux的每时每刻都会感到这种自由的可贵，别忘了经常默念一下它的好处。
本书充分利用Freedom 1，带你深入研究Linux内核源代码。你会看到所有的一切，有些方面的确做得不错，还有些事也并不尽人意。但是，由于有了Freedom 1，你会看到全貌，并从中学到很多。
况且，这也使我与“Prentice Hall开源软件开发系列丛书”结缘，本书是丛书的第一辑。开发这个系列的想法来自于这样一个理念：阅读代码是学习编程的最好方法。如今这个世界，人们幸福地享有丰富而自由的开源软件，这些源代码正期待着（或许热切渴望着）被大家阅读、理解和赞许。该系列丛书旨在成为你软件开发学习过程中的领路人，即通过尽可能多地展示真实的代码帮助你学好编程。
我真诚地希望你会喜欢本书，并从中获益多多。我也希望本书能激发你的灵感，从而在自由软件和开源世界开创你自己的事业，用这种方式参与进来，那无疑是最令人愉快的了。
祝你学习愉快！
Arnold Robbins
丛书主编
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“本书详细比较了x86和PPC体系结构下的汇编程序，并介绍了分析工具。非常不错！”
——亚马逊读者评论
——亚马逊读者评论
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