Linux内核探秘：深入解析文件系统和设备驱动的架构与设计[按需印刷][图书]

1.6 本章小结 11
第2章　文件系统 12
2.1 文件系统的基本概念 12
2.1.1 什么是VFS 13
2.1.2 超级块super_block 13
2.1.3 目录项dentry 14
2.1.4 索引节点inode 15
2.1.5 文件 17
2.2 文件系统的架构 17
2.2.1 超级块作用分析 17
2.2.2 dentry作用分析 18
2.2.3 inode作用分析 20
2.2.4 文件作用分析 21
2.3 从代码层次深入分析文件系统 21
2.3.1 一个最简单的文件系统aufs 22
2.3.2 文件系统如何管理目录和文件 26
2.3.3 文件系统的挂载过程 38
2.3.4 文件打开的代码分析 42
2.4 本章小结 59
第3章　设备的概念和总体架构 60
3.1 设备的配置表 60
3.2 访问设备寄存器和设备内存 61
3.3 设备中断和DMA 61
3.4 总线对设备的扫描 62
3.5 设备驱动管理 62
3.6 本章小结 62
第4章　为设备服务的特殊文件系统sysfs 63
4.1 文件和目录的创建 63
4.1.1 sysfs文件系统的初始化 64
4.1.2 sysfs文件系统目录的创建 64
4.1.3 普通文件的创建 68
4.2 sysfs文件的打开操作 69
4.2.1 real_lookup函数详解 70
4.2.2 为文件创建inode结构 70
4.2.3 为dentry结构绑定属性 71
4.2.4 调用文件系统中的open函数 72
4.3 sysfs文件的读写 74
4.3.1 读文件的过程分析 74
4.3.2 写文件的过程分析 75
4.4 kobject结构 76
4.4.1 kobject和kset的关系 76
4.4.2 kobject实例：总线的注册 77
4.5 本章小结 79
第5章　字符设备和input设备 80
5.1 文件如何变成设备 80
5.1.1 init_special_inode函数 80
5.1.2 def_chr_fops结构 81
5.2 input设备的注册 82
5.2.1 主从设备号 83
5.2.2 把input设备注册到系统 84
5.2.3 设备区间的登记 85
5.2.4 注册字符设备 86
5.2.5 打开input设备 87
5.3 input设备架构 88
5.3.1 注册input设备的驱动 88
5.3.2 匹配input管理的设备和驱动 89
5.3.3 注册input设备 90
5.4 本章小结 92
第6章　platform总线 93
6.1 从驱动发现设备的过程 93
6.1.1 驱动的初始化 93
6.1.2 注册驱动 94
6.1.3 为总线增加一个驱动 95
6.1.4 驱动加载 95
6.1.5 遍历总线上已经挂载的设备 96
6.2 从设备找到驱动的过程 98
6.2.1 注册设备和总线类型 98
6.2.2 注册设备的资源 99
6.2.3 增加一个设备对象 100
6.3 本章小结 102
第7章　serio总线 103
7.1 什么是总线适配器 103
7.2 向serio总线注册设备 103
7.2.1 注册端口登记事件 104
7.2.2 遍历总线的驱动 106
7.2.3 注册input设备 109
7.3 虚拟键盘驱动 110
7.3.1 键盘驱动的初始化 110
7.3.2 与设备建立连接 111
7.3.3 启动键盘设备 111
7.3.4 输入设备和主机系统之间的事件 112
7.4 键盘中断 112
7.4.1 q40kbd设备的中断处理 113
7.4.2 serio总线的中断处理 113
7.4.3 驱动提供的中断处理 113
7.5 本章小结 116
第8章　PCI总线 117
8.1 深入理解PCI总线 117
8.1.1 PCI设备工作原理 117
8.1.2 PCI总线域 118
8.1.3 PCI资源管理 118
8.1.4 PCI配置空间读取和设置 119
8.2 PCI设备扫描过程 120
8.2.1 扫描0号总线 120
8.2.2 扫描总线上的PCI设备 121
8.2.3 扫描多功能设备 124
8.2.4 扫描单个设备 125
8.2.5 扫描设备信息 125
8.3 本章小结 128
第9章　块设备 129
9.1 块设备的架构 129
9.1.1 块设备、磁盘对象和队列 129
9.1.2 块设备和通用磁盘对象的绑定 130
9.1.3 块设备的队列和队列处理函数 131
9.2 块设备创建的过程分析 132
9.2.1 nbd驱动的初始化 132
9.2.2 为通用磁盘对象创建队列成员 133
9.2.3 将通用磁盘对象加入系统 134
9.3 块设备文件系统 135
9.3.1 块设备文件系统的初始化 135
9.3.2 块设备文件系统的设计思路 136
9.4 块设备的打开流程 136
9.4.1 获取块设备对象 137
9.4.2 执行块设备的打开流程 140
9.5 本章小结 142
第10章　文件系统读写 143
10.1 page cache机制 143
10.1.1 buffer I/O和direct I/O 143
10.1.2 buffer head和块缓存 143
10.1.3 page cache的管理 144
10.1.4 page cache的状态 145
10.2 文件预读 146
10.3 文件锁 146
10.4 文件读过程代码分析 147
10.5 读过程返回 161
10.6 文件写过程代码分析 162
10.7 本章小结 169
第11章　通用块层和scsi层 170
11.1 块设备队列 170
11.1.1 scsi块设备队列处理函数 170
11.1.2 电梯算法和对象 171
11.2 硬盘HBA抽象层 172
11.3 I/O的顺序控制 173
11.4 I/O调度算法 173
11.4.1 noop调度算法 173
11.4.2 deadline调度算法 174
11.5 I/O的处理过程 178
11.5.1 I/O插入队列的过程分析 178
11.5.2 I/O出队列的过程分析 186
11.5.3 I/O返回路径 194
11.6 本章小结 203
第12章　内核回写机制 204
12.1 内核的触发条件 204
12.2 内核回写控制参数 204
12.3 定时器触发回写 205
12.3.1 启动定时器 205
12.3.2 执行回写操作 207
12.3.3 检查需要回写的页面 208
12.3.4 回写超级块内的inode 209
12.4 平衡写 213
12.4.1 检查直接回写的条件 214
12.4.2 回写系统脏页面的条件 215
12.4.3 检查计算机模式 216
12.5 本章小结 216
第13章　一个真实文件系统ext2 217
13.1 ext2的硬盘布局 217
13.2 ext2文件系统目录树 218
13.3 ext2文件内容管理 219
13.4 ext2文件系统读写 219
13.5 本章小结 219

.　　负责Linux系统调试和优化的技术人员。
　　如何阅读本书
　　本书将整个内核分为基础层和应用层。这种划分大大减少了阅读内核的难度，但是仍然需要对基础层有全面正确的理解。本书第1章介绍了内核的基础层，读者应该多做一些实践练习，才能加深理解。
　　第2章是本书提纲挈领的一章，重点介绍了文件系统的基础知识。文件系统在应用层的位置非常重要，因此只有掌握了文件系统的重要概念、理解了基本的操作过程才能为整体理解内核打下良好的基础。
　　第3～9章是关于设备的章节。建议读者结合具体的设备，从设备到总线再到驱动，逐步深入。本书的章节安排遵循从易到难、代码结合实例的方式，相信读者可以比较顺畅地阅读并理解。
　　第10～13章，再次对文件系统的读写和内核通用块层进行阐述。阅读的过程中，读者若能结合实际做一些小的程序，则可以帮助迅速提升能力。比如自己实现内核的I/O路径或者实现一个模拟的块设备系统，实践中应用才是能力提升的最佳途径。
　　勘误和支持
　　由于笔者的水平有限，加之编写时间仓促，书中难免会出现一些错误或者不准确的地方，恳请读者批评指正。书中的全部源文件可以从华章网站下载。如果你有更多的宝贵意见，也欢迎发送邮件至邮箱easyblue99@hotmail.com，期待能够得到你们的真挚反馈。
　　致谢
　　感谢IBM公司的小强、中兴的老谢、百度的子旬、索尼的大A以及淘宝、Intel、微软、搜狐、新浪等公司的各位朋友。与你们的一次次讨论澄清了很多概念和问题，使我受益良多。
　　感谢机械工业出版社华章公司的编辑白宇，是你认真审核每一章的内容，提高了书稿的质量。编辑是个清苦的职业，远远谈不上令人羡慕，但不论多少生活的烦恼，白女士总是耐心修改，职业精神令人敬佩。
　　感谢我的亲人们，特别要感谢我的母亲，她是中国核工业的早期建设者，在艰难中养育了三个孩子，谨以此书献给我的母亲杨玉芳女士。感谢我的妻子和女儿，你们是我永远的动力之源。