linux內(nèi)核技術(shù)(最新整理)

1、一、教學(xué)目的smp、多核系統(tǒng)、高性能浮點(diǎn)處理器和新型總線等創(chuàng)新技術(shù)，帶動(dòng)操作系統(tǒng)不斷發(fā)展。本課程使碩士生了解 linux 的基本原理和結(jié)構(gòu)特征，提高應(yīng)用現(xiàn)代操作系統(tǒng)的水平、能開發(fā)特定的內(nèi)核功能、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和復(fù)雜應(yīng)用軟件的能力。二、教學(xué)內(nèi)容與要求1 掌握處理器在進(jìn)程地址空間上的三種運(yùn)行位置，了解內(nèi)核編程不能使用 c 庫函數(shù)和 fpu，以及可能產(chǎn)生內(nèi)存故障、核心棧溢出和四種內(nèi)核競(jìng)爭(zhēng)情形的原因。（2 學(xué)時(shí)）2 熟悉進(jìn)程描述符的組織，進(jìn)程上下文和進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換，和fork，exec，wait，exit，clone，linux 線程和內(nèi)核線程的實(shí)現(xiàn)原理和應(yīng)用。了解 cow 和避免出現(xiàn)孤兒進(jìn)程技術(shù)。（4

2、小時(shí)）3 介紹支持 smp 的 o(1)調(diào)度，用戶和內(nèi)核搶占和進(jìn)程上下文切換，了解優(yōu)先級(jí)復(fù)算，睡眠和喚醒機(jī)制，smp 的負(fù)載均衡。（4 小時(shí)）4 掌握在 x86 體系結(jié)構(gòu)上系統(tǒng)調(diào)用的具體實(shí)現(xiàn)原理，接口參數(shù)傳遞，用戶地址空間和核心地址空間之間的數(shù)據(jù)傳輸，和增加新的系統(tǒng)功能的方法。（2 小時(shí)）5 熟悉在 x86 體系結(jié)構(gòu)上 linux 中斷和異常的處理原理，中斷注冊(cè)、共享、控制， 和中斷上下文的意義，中斷和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的關(guān)系，以及設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)和用戶接口。（4 小時(shí)）6 中斷處理程序被分解為 tophalf 和 bottomhalf 的原因，介紹 linux 的softirq，tasklet，k

3、softirqd 和 work queue，分析進(jìn)程與 top half，bottom half 的競(jìng)爭(zhēng)情形和同步。（4 小時(shí)）7 掌握內(nèi)核同步原理和方法：原子操作，自旋鎖，（讀寫）信號(hào)量，完成變量， bkl，seqlock 和延遲內(nèi)核搶占。了解指令“路障”。（4 小時(shí)）8 介紹系統(tǒng)時(shí)鐘和硬件定時(shí)器，單處理器和多處理器上的 linux 計(jì)時(shí)體系結(jié)構(gòu)，定時(shí)的時(shí)間插補(bǔ)原理，單處理器和多處理器上的時(shí)鐘中斷處理，動(dòng)態(tài)定時(shí)器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法原理，定時(shí)器競(jìng)爭(zhēng)情形，延遲函數(shù)。time，gettimeofday，adjtimex，setitimer，alarm 的實(shí)現(xiàn)原理和應(yīng)用。（4 小時(shí)）9 熟悉進(jìn)程地址空

4、間的區(qū)和頁，分配和釋放物理頁，物理地址與邏輯地址、虛地址之間的映射，slub 分配原理和方法，高端物理內(nèi)存的映射。（4 小時(shí)）10 介紹 vfs 原理，超級(jí)塊，inode 結(jié)構(gòu)和方法，dentry 結(jié)構(gòu)和方法，file 結(jié)構(gòu)和方法，以及進(jìn)程打開文件表，linux 中的文件系統(tǒng)。（2 小時(shí)）11 講解塊設(shè)備緩沖，bio 結(jié)構(gòu)，i/o 請(qǐng)求隊(duì)列，和有最終期限的塊 i/o 調(diào)度算法。（小時(shí)）12 熟悉進(jìn)程地址空間的分區(qū)，mm_struct 結(jié)構(gòu)，vm_area_struct 結(jié)構(gòu)和操作，進(jìn)程的頁表文件映射接口 mmap 原理和方法。（2 小時(shí)）13 熟悉頁 cache 和 radix_tree，緩沖

5、區(qū) cache，和 pdflush 內(nèi)核線程原理。（2 小時(shí)）三、教學(xué)方式教學(xué)方式：課堂講授考試方式：堂上考試、考查都采用筆試。四、考核方式與成績?cè)u(píng)定開卷考試。期末成績占 100%。五、教材及主要參考書目1. linux kernel development. robert love. sams publishing.2. understanding the linux kernel. daniel p. bover，marco cesati. oreilly.3. linux device drivers. jonathan corbet，alessandro rubini，greg kro

6、ah hartman. oreilly.4. the design of the unix operating system（影?。? maurice j. bach，人民郵電出版社。5. the design and implementation of the operating system（第二版）（影?。? audreur s. tanenbaum 等，清華大學(xué)出版社。（大綱撰寫人：李 毅 ）“”“”at the end, xiao bian gives you a passage. minand once said, people who learn to learn are ver

7、y happy people. in every wonderful life, learning is an eternal theme. as a professional clerical and teaching position, i understand the importance of continuous learning, life is diligent, nothing can be gained, only continuous learning can achieve better self. only by constantly learning and mastering the latest relevant knowledge, can employees from all walks of life keep up with the pace of enterprise development and innovate to meet the needs of the market. this document is also