ARM Linux内核源码剖析

　　《图灵程序设计丛书：ARM Linux内核源码剖析》是多位作者在3年Liunx内核分析经验和庞大资料基础上写成的，收录了其他同类书未曾讲解的内容并进行逐行分析，一扫当前市场中其他理论书带给读者的郁闷。书中详细的代码分析与大量插图能够使读者对Linux内核及ARM获得正确认识，自然而然习得如何有效分析定期发布的Linux内核。《图灵程序设计丛书：ARM Linux内核源码剖析》适合想从Linux内核启动开始透彻分析全部启动过程的读者，因Linux代码量庞大而束手无策的人、想要了解Linux实际运行过程的人、渴求OS实操理论的人，本书必将成为他们不可或缺的参考书。

　　尹锡训，所在公司的主营业务是在Linux、安卓系统上制作无线终端，担任工程师已有3年。一直用C语言、Python、Java开发各种产品。最近把对未来的期待、展望与精力集中到Linux内核以及创业上，并不断为之努力。崔范松（译者），吉林人，毕业于长春工业大学法学专业。大量接触并翻译过各类计算机图书及相关资料，并从事过游戏策划及软件测试工作。喜欢散步、旅游等户外运动，梦想成为一名自由职业者。

第一部分 ARM Linux内核——分析内核前需要做的准备
第1章 内核介绍及2．6版和3．2版之间的差异
1．1 内核的诞生、作用以及内部结构
1．1．1 Linus创造的Linux
1．1．2 由多种子系统集成运行的单内核
1．1．3 全世界最著名的通用操作系统
1．2 内核2．6版和3．2版之间的差异
第2章 内核构建系统
2．1 内核初始化
2．2 内核配置
2．3 内核构建
2．4 内核安装
第3章 了解ARM处理器
3．1 处理器概要和特征
3．2 处理器架构与核心
3．3 处理器命名规则
3．4 处理器内部结构
3．5 处理器模式和寄存器
3．6 处理器异常
3．7 硬件扩展功能
3．7．1 缓存
3．7．2 内存管理装置
3．7．3 协处理器
第4章 构建分析环境
4．1 下载并安装Linux源内核
4．1．1 下载源内核
4．1．2 安装源内核
4．2 安装ctags+cscope
4．2．1 用ctags制作源代码标签
4．2．2 制作cscope标签数据库
4．3 vim插件下载及环境设置
4．3．1 下载vim插件
4．3．2 vim+plugin的环境结构
4．3．3 vim环境设置
4．4 查看源码分析环境工具
第二部分 内核的启动——start_kernel调用方法
第5章 准备解压内核
5．1 进入启动加载后结束首个启动——start标签
5．2 BSS系统域初始化——not_relocated标签
5．3 激活缓存——cache_on标签
5．4 页目录项初始化——__setup_mmu标签
5．5 指令缓存激活及缓存策略适用——__common_mmu_cache_on标签
第6章 从压缩的内核zImage还原内核映像
6．1 解压内核并避免覆写——wont_overwrite、decompress_kernel标签
6．2 调用已解压内核——call_kernel标签
6．3 缓存清理及清除——cache_clean_flush标签
6．4 缓存禁用——cache_off标签
第7章 调用start_kernel
7．1 初始化指向——stext标签
7．2 处理器信息搜寻——__look_processor_type
7．2．1 __lookup_processor_type标签
7．2．2 __proc_info_begin和__proc_info_end中保存的信息
7．2．3 在MMU禁用状态下将虚拟地址转换为物理地址
7．2．4 查找proc_info_list结构体并比较处理器信息
7．3 搜寻我的机型——__lookup_machine_type
7．3．1 __lookup_machine_type标签
7．3．2 保存在__arch_info_begin和__arch_info_end中的machine_desc信息及访问路径
7．3．3 查找machine_desc结构体并比较机器信息
7．4 源自启动加载项的atags——__vet_atags标签
7．5 对虚拟内存进行基础创建——__create_page_tables标签
7．6 设置核心（core）——v6_setup标签
7．7 打开MMU并使用虚拟地址——__enable_mmu/__turn_mmu_on标签
7．8 跳转至start_kernel——__mmap_switched 标签
第三部分 内核的执行——内核的起始与结束位置
第8章 start_setup_processor_id~lock_kernel
8．1 smp_setup_processor_id、lockdep_init、debug_objects_early_init
8．1．1 smp_setup_processor_id
8．1．2 lockdep_init
8．1．3 debug_objects_early_init
8．2 栈溢出感应——__boot_init_stack_canary
8．3 初始化提供进程集成方法的cgroup——__cgroup_init_early
8．3．1 cgroupfs_root和cgroup的关联初始化——init_cgroup_root
8．3．2 初始化子系统——cgroup_init_subsys
8．4 禁用IRQ
8．5 early_boot_irqs_off、early_init_irq_lock_class
8．6 大内核锁——lock_kernel
第9章 注册针对时钟事件的处理器
9．1 函数的声明和定义——tick_init
9．2 注册处理事件的处理器——_clockevents_register_notifier
9．2．1 为clockevents_lock添加自旋锁
9．2．2 clockevents_chain生成原理
9．2．3 在clockevents_chain中注册tick_notifier的方法
9．2．4 对clockevents_lock解除自旋锁的原理
第10章 在CPU位图中注册当前运行CPU/初始化HIGHMEM管理
10．1 在包含热插拔信息的位图上添加执行init_task的CPU——boot_cpu_init
10．2 管理高端内存——page_address_init
第11章 整体指向——setup_arch
第12章 unwind_init~early_trap_init
12．1 栈回溯——unwind_init
12．2 求出包含机器信息的machine_desc结构体——setup_machine
12．3 处理ATAG信息——setup_arch
12．4 处理启动参数——parse_cmdline
12．5 构建源代码树——request_standard_resources
12．6 初始化cpu possible位图——smp_init_cpus
12．7 用栈指定各ARM异常模式——cpu_init
12．8 初始化以处理异常——early_trap_init
12．9 查看中断处理器函数
12．9．1 调用IRQ处理器——asm_do_IRQ
12．9．2 返回中断之前——ret_to_user标签
第13章 设置处理器—— setup_processor
13．1 查看setup_processor结构
13．2 查找CPU ID——read_cpuid_id
13．3 查找处理器信息——lookup_processor_type
13．4 查找处理器结构信息——cpu_architecture
13．5 查找处理器缓存类型_cacheid_init
13．6 调用处理器初始化函数——cpu_proc_init
第14章 准备内存分页—— paging_init
14．1 查看paging_init的整体结构
14．2 设置内存类型表——build_mem_type_table
14．3 检验内存信息——sanity_check_meminfo
14．4 准备页表——prepare_page_table
14．4．1 prepare_page_table
14．4．2 Linux的分页结构
14．4．3 求出页目录项
14．4．4 pmd_clear
14．5 设备区域映射准备——devicemaps_init
14．6 准备使用高端内存——kmap_init
14．7 初始化零页
14．7．1 分配内存——__alloc_bootmem_nopanic
14．7．2 在指定节点使用fallback分配内存——alloc_bootmem_core
14．7．3 将虚拟地址变换为page结构体——virt_to_page
14．8 保持数据缓存一致性——flush_dcache_page
第15章 在启动时初始化内存分配器
15．1 bootmem函数流和数据结构
15．2 查看bootmem_init结构
15．3 查找虚拟内存盘位置——check_initrd
15．4 将节点的BANK信息反映到页目录——bootmem_init_node
15．4．1 map_memory_bank
15．4．2 bootmem_bootmap_pages
15．4．3 find_bootmap_pfn
15．4．4 node_set_online
15．4．5 NODE_DATA宏
15．4．6 init_bootmem_node
15．4．7 free_bootmem_node
15．4．8 reserve_bootmem_node
15．5 排除0号节点——reserve_node_zero
15．6 排除虚拟内存盘节点——bootmem_reserve_initrd
15．7 设置为无可用页——bootmem_free_node
15．8 初始化free_area区域
15．8．1 free_area结构体
15．8．2 free_area_init_node
15．8．3 free_area_init_core
15．8．4 init_currently_empty_zone
15．8．5 memmap_init
第16章 mm_init_owner~preempt_disable
16．1 设置内存拥有者——mm_init_owner
16．2 保存命令行——setup_command_line
16．3 初始化per-cpu数据——setup_per_cpu_areas
16．4 求CPU个数——setup_nr_cpu_ids
16．5 注册SMP上的启动进程——smp_prepare_boot_cpu
16．6 初始化数据结构以使用调度程序——sched_init
16．6．1 为集合调度中使用的task_group的sched_entity结构体和runqueue结构体分配内存
16．6．2 初始化root_domain、rt_bandwidth、task_group相关数据结构
16．6．3 初始化系统上所有可用CPU的就绪队列
16．6．4 初始化当前任务的调度相关值与注册针对负载均衡的中断处理器
16．7 允许内核抢占和阻止抢占——preempt_enable/preempt_disable
第17章 构建借用内存的后台
17．1 在build_all_zonelists中操作的一些数据结构
17．2 查看build_all_zonelists结构
17．3 决定zone的列表方式——set_zonelist_order
17．4 构建备用列表和备用位图——__build_all_zonelists
17．4．1 build_zonelists
17．4．2 build_zonelist_in_node_order
17．4．3 build_zonelists_in_zone_order
17．4．4 build_thisnode_zonelists
17．4．5 build_zonelists_cache
17．5 输出备用列表信息——mminit_verify_zonelist
17．6 指定处理页分配请求的节点——cpuset_init_current_mems_allowed
17．7 求空页数——nr_free_pagecache_pages
17．8 页移动性
第18章 page_alloc_init~pidhash_init
18．1 处理用于热插拔CPU的页——page_alloc_init
18．2 处理console参数——parse_early_param
18．3 处理特殊参数——parse_args
18．4 确认中断处理是否激活——irqs_disable
18．5 内核异常列表定义——sort_main_extable
18．6 初始化RCU机制——rcu_init
18．7 准备使用IRQ——early_irq_init
18．8 初始化中断——init_IRQ
18．9 构建迅速搜寻进程信息的结构——pidhash_init
第19章 init_timers~page_cgroup _init
19．1 初始化计时器——init_timers
19．1．1 timers_cpu_notify
19．1．2 register_cpu_notifier
19．1．3 open_softirq
19．2 初始化高分辨率计时器——hrtimers_init
19．3 注册softirq的回调函数——softirq_init
19．4 设置xtime——timekeeping_init
19．5 初始化硬件计时器——time_init
19．6 初始化时钟时间——sched_clock_init
19．7 激活CPU的中断处理——local_irq_enable
19．8 检测用作根文件系统的init虚拟内存盘
19．9 初始化以分配动态内存——vmalloc_init
19．10 预先初始化目录项和索引节点缓存——vfs_caches_init_early
19．11 初始化cpuset子系统——cpuset_init_early
19．12 初始化内存子系统——page_cgroup_init
第20章 终止bootmem分配器并替换为伙伴系统
20．1 mem_init函数的调用关系及其与数据结构的相互关系
20．2 查看mem_init结构
20．3 记录到不存在的内存位图——free_unused_memmap_node
20．4 移交至普通空白页伙伴系统——free_all_bootmem_node
20．4．1 register_page_bootmem_info_node
20．4．2 free_all_bootmem_core
20．4．3 __free_pages_bootmem
20．4．4 __free_pages
20．4．5 free_hot_cold_page
20．4．6 __free_pages_ok
20．5 移交到高端内存空白页伙伴系统——free_area
第21章 初始化以支持CPU热插拔
21．1 初始化cpu_hotplug成员变量——cpu_hotplug_init
21．2 CPU的联机→脱机转换处理
第22章 激活slab内存分配器——kmem_cache_init
22．1 slab分配器的概念及结构体
22．2 slab分配器的重要结构体——kmem_cache和kmem_list3
22．3 查看kmem_cache_init结构
22．4 初始化initkmem_list3〔〕、cache_cache、nodelist〔〕
22．5 连接kmem_list3数组并决定cache压缩时间——set_up_list3s
22．6 求出用于cache扩展/压缩的页顺序——cache_estimate
22．7 malloc_sizes和cache_names
22．8 生成cache——kmem_cache_create
22．8．1 kmem_cache_zalloc
22．8．2 calculate_slab_order
22．8．3 setup_cpu_cache
22．8．4 enable_cpucache
22．9 生成arraycache_init，kmem_list3 cache
22．10 用kmalloc函数分配的内存替代静态分配的内存
第23章 kmem_trace_init~security_init
23．1 生成ID alloccator缓存——idr_init_cache
23．2 初始化pageset——setup_per_cpu_pageset
23．3 指定交叉节点——numa_policy_init
23．4 结束计时器初始化——late_time_init
23．5 测定BogoMIPS——calibrate_delay
23．6 制作位图以分配进程识别符（ID）——pidmap_init
23．7 初始化优先树的数据结构——prio_tree_init
23．8 生成anon_vma slab缓存——anon_vma_init
23．9 为对象的每个用户赋予资格——cred_init
23．10 初始化数据结构以使用fork函数——fork_init
23．11 初始化生成进程的缓存——proc_caches_init
23．12 初始化缓冲缓存——buffer_init
23．13 准备密钥——key_init
第24章 初始化VFS中使用的多种缓存——vfs_cache_init
第25章 radix_tree_init~ftrace_init
25．1 基数树相关数据结构初始化——radix_tree_init
25．2 准备使用信号——signals_init
25．3 注册并挂载proc文件系统——proc_root_init
25．4 注册未能初始化的子系统——cgroup_init
25．5 重置top_cpuset并注册cpuset文件系统——cpuset_init
25．6 初始化任务统计信息接口——delayacct_init
25．7 为管理延迟信息做准备——delayacct_init
25．7．1 延迟审计
25．7．2 delayacct_init
25．7．3 task_delay_info结构体和delayacct_tsk_init
25．8 检查写缓冲一致性——check_bugs
第26章 同步内存与后备存储——page write back
26．1 页回写机制
26．2 激活页回写——pdflush_init
26．3 pdflush线程
26．4 指定页回写函数
26．5 周期性页回写和强制性页回写回调函数调用方法
26．5．1 周期性页回写函数——wb_kupdate
26．5．2 强制性页回写函数——background_writeout
26．6 初始化周期性页回写
第27章 查看启动内核的最终函数结构——rest_init
第28章 生成执行函数的内核线程——kernel_thread
28．1 查看kernel_thread结构
28．2 生成处理器的网关——do_fork
28．3 复制父进程——copy_process
第29章 唤醒新生成的任务
29．1 查看wake_up_new_task结构
29．2 获取任务的就绪队列——task_rq_lock
29．3 改善任务的优先顺序——effective_prio
第30章 准备使用内核
30．1 将当前进程转移到其他CPU——sched_init_smp
30．2 结束系统整体初始化——do_basic_setup
30．2．1 生成执行rcu_sched_grace_period的线程——rcu_init_sched
30．2．2 生成events工作队列——init_workqueues
30．2．3 初始化cpuset子系统的top_cpuset——cpuset_init_smp
30．2．4 生成khelper工作队列——usermodehelper_init
30．2．5 初始化Linux的设备模型——driver_init
30．2．6 在proc文件系统注册irq信息——init_irq_proc
30．2．7 调用内核未知子系统——do_initcalls
30．3 为初始化之后的操作做准备——init_post
第31章 内核线程守护进程
31．1 内核线程守护进程——kthreadd
31．2 忽略信号——ignore_signals
31．3 设置nice值——set_user_nice
31．4 搜索执行任务的CPU——set_cpus_allowed_prt
31．5 搜索包含列表的实际结构体位置——list_entry
31．6 生成内核线程——create_kthread
第32章 find_task_by_pid_ns~cpu_idle
32．1 用PID搜索任务——find_task_by_pid_ns
32．2 解除BKL——unlock_kernel
32．3 将调度类变更为idle——init_idle_bootup_task
32．4 RCU机制激活完成通知——rcu_scheduler_starting
32．5 激活内核抢占——preempt_enable_no_resched
32．6 执行进程调度表——schedule
32．7 Linux启动万里长征的终点——cpu_idle
附录
附录A 汇编语言、gas关键词总结
附录B 内核分析常见API
附录C 浅谈ext2文件系统
附录D Linux线程模型
附录E 链接器脚本文件结构
后记
索引