自研操作系統(tǒng)：DIM-SUM設計與實現(xiàn)
定 價：129 元
- 作者：謝寶友
- 出版時間：2020/7/1
- ISBN：9787121391866
- 出 版 社：電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP316
- 頁碼：456
- 紙張：
- 版次：01
- 開本：16開
本書詳細闡述了自研操作系統(tǒng)DIM-SUM的設計與實現(xiàn)，提供了在ARM 64虛擬機中動手實踐DIM-SUM及參與DIM-SUM開發(fā)的方法。針對DIM-SUM操作系統(tǒng)的同步與互斥、調度、內存、中斷與定時器、塊設備、文件系統(tǒng)模塊進行了詳細的分析，包括這些模塊的設計思路、數(shù)據(jù)結構定義、關鍵API說明。最重要的是，本書對各個模塊的主要函數(shù)進行了逐行解釋，有助于讀者深刻理解如何實現(xiàn)一款實用的操作系統(tǒng)。最后，本書還展望了接下來10年DIM-SUM操作系統(tǒng)的發(fā)展目標，希望最終其能發(fā)展為可以在服務器系統(tǒng)、桌面系統(tǒng)中實用的自研操作系統(tǒng)。
謝寶友，曾任中興嵌入式實時操作系統(tǒng)技術總工，該系統(tǒng)獲第四屆中國工業(yè)大獎；中興通訊2010年度金銀獎獲得者；阿里集團2019年度安全生產(chǎn)之星金獎獲得者；2018年和2019年阿里集團“雙11”卓越貢獻獎獲得者；《深入理解并行編程》譯者；Linux ZTE架構維護者；DIM-SUM自研操作系統(tǒng)發(fā)起者和創(chuàng)始人。
第 1章 準備工作 1
1.1 DIM-SUM簡介 1
1.2 DIM-SUM是什么 1
1.2.1 DIM-SUM的第一個版本為什么是HOT-POT 1
1.2.2 DIM-SUM歡迎什么 2
1.2.3 DIM-SUM不歡迎什么 3
1.3 獲得源代碼 3
1.3.1 通過網(wǎng)頁下載源代碼 3
1.3.2 通過Git獲取源代碼 3
1.4 搭建調試開發(fā)環(huán)境 4
1.4.1 安裝ubuntu 16.04 4
1.4.2 ubuntu 16.04環(huán)境配置 5
1.4.3 搭建編譯環(huán)境 6
1.4.4 編譯HOT-POT 7
1.4.5 運行HOT-POT 8
1.4.6 開始調試 10
1.5 向DIM-SUM操作系統(tǒng)提交補丁 11
1.5.1 心態(tài) 11
1.5.2 準備工作 11
1.5.3 制作補丁 13
1.5.4 制作正確的補丁 14
1.5.5 發(fā)送補丁 16
1.6 獲得幫助 17
1.7 提醒 17
第 2章 算法基礎 18
2.1 鏈表 18
2.2 散列表 19
2.3 紅黑樹 20
2.4 基樹 22
第 3章 計數(shù)與互斥同步 23
3.1 計數(shù) 23
3.1.1 計數(shù)的難題 24
3.1.2 精確計數(shù)器 24
3.1.3 近似計數(shù)器 27
3.1.4 引用計數(shù) 31
3.2 內核互斥原語 32
3.2.1 每CPU變量 32
3.2.2 自旋鎖 38
3.2.3 自旋位鎖 42
3.2.4 自旋順序鎖 44
3.2.5 自旋讀/寫鎖 47
3.2.6 讀/寫信號量 50
3.2.7 互斥鎖 56
3.3 內核同步原語 60
3.3.1 信號量的設計原理 60
3.3.2 信號量的數(shù)據(jù)結構 61
3.3. 3 信號量API 61
3.3.4 信號量的實現(xiàn) 62
第 4章 調度 65
4.1 基本概念 65
4.1.1 進程和線程 65
4.1.2 任務 66
4.1.3 任務搶占 66
4.1.4 idle線程 66
4.2 SMP CPU初始化 66
4.3 數(shù)據(jù)結構 71
4.3.1 線程 71
4.3.2 調度隊列 76
4.3.3 雜項 77
4.4 調度子系統(tǒng)初始化 77
4.4.1 init_sched_early函數(shù) 78
4.4.2 init_idle_process函數(shù) 78
4.4.3 init_sched函數(shù) 79
4.5 線程調度 79
4.5.1 上下文切換 79
4.5.2 喚醒線程 82
4.6 高級調度API 85
4.6.1 等待隊列 85
4.6.2 位等待隊列 89
4.6.3 線程睡眠 93
4.6.4 消息隊列 96
第 5章 中斷及定時器 108
5.1 中斷控制器初始化 108
5.1.1 主CPU中斷控制器初始化 109
5.1.2 從CPU中斷控制器初始化 110
5.2 中斷控制器維護 110
5.2.1 中斷號映射 110
5.2.2 邏輯中斷的控制 113
5.2.3 設備中斷處理函數(shù) 116
5.3 中斷處理 119
5.3.1 序言 119
5.3.2 中斷處理通用流程 120
5.3.3 處理外部設備中斷 122
5.3.4 處理核間中斷 126
5.3.5 軟中斷 126
5.3.6 尾聲 126
5.4 工作隊列 128
5.4.1 工作隊列的數(shù)據(jù)結構 128
5.4.2 工作隊列的全局變量 130
5.4.3 工作隊列的API 130
5.4.4 工作隊列的實現(xiàn) 131
5.5 定時器與時間管理 139
5.5.1 初始化 139
5.5.2 定時器的數(shù)據(jù)結構 139
5.5.3 定時器的全局變量 141
5.5.4 定時器的API 141
5.5.5 定時器的實現(xiàn) 141
5.5.6 定時器中斷處理 144
5.5.7 時間管理 148
第 6章 內存管理 151
6.1 內存初始化 151
6.1.1 艱難地準備C運行環(huán)境 151
6.1.2 準備BOOT內存空間 152
6.1.3 物理內存塊管理 152
6.1.4 早期設備內存映射 153
6.1.5 初始化每CPU變量 157
6.1.6 初始化線性映射 157
6.1.7 其他內存初始化工作 160
6.2 BOOT內存分配器 160
6.2.1 BOOT內存分配API 161
6.2.2 BOOT內存分配器的實現(xiàn) 161
6.2.3 BOOT內存分配器的銷毀 163
6.3 頁面編號 163
6.3.1 頁面編號的數(shù)據(jù)結構 164
6.3.2 頁面編號的全局變量 165
6.3.3 頁面編號的API 165
6.3.4 頁面編號的實現(xiàn) 165
6.4 頁面分配器 168
6.4.1 頁面分配器的設計原理 168
6.4.2 頁面分配器的數(shù)據(jù)結構 169
6.4.3 頁面分配器的全局變量 174
6.4.4 頁面分配器的API 175
6.4.5 頁面分配器的實現(xiàn) 176
6.4.6 頁面分配器的初始化 192
6.5 Beehive內存分配器 193
6.5.1 Beehive內存分配器的設計原理 193
6.5.2 Beehive內存分配器的數(shù)據(jù)結構 195
6.5.3 Beehive內存分配器的全局變量 197
6.5.4 Beehive內存分配器的API 199
6.5.5 Beehive內存分配器的實現(xiàn) 199
6.5.6 Beehive內存分配器的初始化 214
6.6 I/O內存映射 216
第 7章 塊設備 219
7.1 磁盤及其分區(qū) 220
7.1.1 磁盤及其分區(qū)的數(shù)據(jù)結構 220
7.1.2 磁盤及其分區(qū)的全局變量 222
7.1.3 磁盤及其分區(qū)的API 222
7.1.4 磁盤及其分區(qū)的實現(xiàn) 222
7.2 塊設備維護 228
7.2.1 塊設備的數(shù)據(jù)結構 228
7.2.2 塊設備的全局變量 230
7.2.3 塊設備的API 231
7.2.4 塊設備的實現(xiàn) 231
7.3 I/O請求 242
7.3.1 I/O請求的數(shù)據(jù)結構 243
7.3.2 I/O請求的全局變量 250
7.3.3 I/O請求的API 250
7.3.4 I/O請求的實現(xiàn) 251
7.4 I/O調度 265
7.4.1 I/O調度的數(shù)據(jù)結構 265
7.4.2 I/O調度的全局變量 267
7.4.3 I/O調度的API 267
7.4.4 I/O調度的實現(xiàn) 268
第 8章 虛擬文件系統(tǒng) 271
8.1 掛載、卸載文件系統(tǒng) 271
8.1.1 掛載、卸載文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構 272
8.1.2 掛載、卸載文件系統(tǒng)的全局變量 277
8.1.3 掛載、卸載文件系統(tǒng)的API 278
8.1.4 掛載、卸載文件系統(tǒng)的實現(xiàn) 278
8.2 文件節(jié)點緩存 285
8.2.1 文件節(jié)點緩存的數(shù)據(jù)結構 286
8.2.2 文件節(jié)點緩存的全局變量 288
8.2.3 文件節(jié)點緩存的API 289
8.2.4 文件節(jié)點緩存的實現(xiàn) 290
8.3 打開、關閉文件 304
8.3.1 打開、關閉文件的數(shù)據(jù)結構 305
8.3.2 打開、關閉文件的全局變量 308
8.3.3 打開、關閉文件的API 309
8.3.4 打開、關閉文件的實現(xiàn) 309
8.4 讀/寫文件 319
8.4.1 讀/寫文件的數(shù)據(jù)結構 320
8.4.2 讀/寫文件的全局變量 323
8.4.3 讀/寫文件的API 323
8.4.4 讀/寫文件的實現(xiàn) 323
8.5 其他功能 337
第 9章 雜項文件系統(tǒng) 338
9.1 文件系統(tǒng)的掛載 338
9.1.1 第一次加載根文件系統(tǒng) 338
9.1.2 第二次加載根文件系統(tǒng) 340
9.2 內存文件系統(tǒng) 340
9.2.1 內存文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構 340
9.2.2 內存文件系統(tǒng)的全局變量 340
9.2.3 內存文件系統(tǒng)的API 341
9.2.4 內存文件系統(tǒng)的實現(xiàn) 341
9.3 設備文件系統(tǒng) 349
9.3.1 設備文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構 349
9.3.2 設備文件系統(tǒng)的全局變量 350
9.3.3 設備文件系統(tǒng)的API 351
9.3.4 設備文件系統(tǒng)的實現(xiàn) 351
第 10章 LEXT3文件系統(tǒng) 358
10.1 簡介 358
10.1.1 超級塊 359
10.1.2 塊組描述符 359
10.1.3 塊位圖 360
10.1.4 文件節(jié)點位圖 360
10.1.5 文件節(jié)點表 360
10.1.6 文件節(jié)點 360
10.1.7 文件日志 362
10.2 LEXT3 363
10.2.1 LEXT3的數(shù)據(jù)結構 363
10.2.2 LEXT3的全局變量 371
10.2.3 LEXT3的API 372
10.2.4 LEXT3的實現(xiàn) 373
10.3 文件系統(tǒng)日志 397
10.3.1 日志的數(shù)據(jù)結構 397
10.3.2 日志的全局變量 405
10.3.3 日志的API 405
10.3.4 日志的實現(xiàn) 406
第 11章 雜項 438
11.1 klibc 438
11.2 網(wǎng)絡子系統(tǒng) 440
11.3 SIMPLE-KSHELL 440
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