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Linux内核设计与实现

共计 30 章节
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01
课程导入
Linux内核的发展历史 · 版本演进 · 内核架构全景图
课程导入Linux
02
内核基础概念
进程 · 线程 · 内核态与用户态
内核基础概念进程
03
进程管理
进程描述符task_struct · 进程状态转换 · 进程创建（fork/vfork/cl…
进程管理task
04
进程调度
CFS调度器原理 · 调度策略（SCHED_NORMAL · SCHED_FIFO
进程调度CFS
05
系统调用
系统调用实现机制 · 系统调用号与表 · 参数传递
系统调用系统调用实现机制
06
中断与异常
中断控制器 · 中断描述符表IDT · 中断处理流程
异常断控制器
07
内核同步机制
原子操作 · 自旋锁 · 读写锁
内核同步机制原子操作
08
定时器与时间管理
内核时间基准 · jiffies与HZ · 高精度定时器hrtimer
定时器时间管理
09
内存管理基础
物理内存布局 · 页与页框 · 内存区（zone）
内存管理基础物理内存布局
10
虚拟内存管理
进程地址空间（mm_struct） · 内存映射（mmap） · 缺页异常处理
虚拟内存管理mm
11
页缓存与块I/O
页缓存结构（address_spac… · radix树与xarray · 缓冲区头
I/O页缓存
12
文件系统抽象
VFS（虚拟文件系统）架构 · 超级块 · inode
文件系统抽象VFS
13
文件系统实现
ext4文件系统磁盘布局 · inode分配与回收 · 块分配策略
文件系统实现ext4
14
进程地址空间与文件映射
mmap系统调用实现 · 文件映射与匿名映射 · 缺页处理流程
进程地址空间文件映射
15
网络协议栈
网络设备层 · 套接字缓冲区（sk_buff） · 协议分层（L2/L3/L4）
网络协议栈网络设备层
16
设备驱动模型
设备 · 驱动 · 总线
设备驱动模型设备
17
字符设备驱动
字符设备注册与注销 · file_operations结构 · ioctl实现
字符设备驱动字符设备注册
18
块设备驱动
块设备请求队列 · bio结构 · 请求处理流程
块设备驱动块设备请求队列
19
中断处理与下半部实战
编写一个使用tasklet和工作队列… · 分析中断上下文限制与延迟工作
断处理下半部实战
20
内核调试技术
printk与动态调试 · kgdb与kdb · ftrace
内核调试技术printk
21
内核模块编程
模块加载与卸载 · 模块参数 · 符号导出
内核模块编程模块加载
22
内核内存分配实战
使用kmalloc · kzalloc · vmalloc
内核内存分配实战kmalloc
23
内核并发编程实战
使用自旋锁 · 互斥锁 · RCU保护共享数据结构
内核并发编程实战使用自旋锁
24
内核性能优化
内核性能分析工具（perf · oprofile） · 锁竞争优化
内核性能优化perf
25
内核安全机制
权限检查（capabilities） · LSM（Linux安全模块） · SELinux/AppArmor
内核安全机制capabilities
26
内核启动流程
BIOS/UEFI引导 · bootloader（GRUB） · 内核解压
内核启动流程BIOS/UEFI
27
内核移植与配置
Kconfig与Makefile · 内核配置裁剪 · 交叉编译
内核移植配置
28
常见内核问题排查
内核panic · oops · 死锁
常见内核问题排查panic
29
综合实战项目
设计并实现一个简单的内核模块（如字符… · 网络过滤器或内存监控器） · 集成调试
综合实战项目设计并实现一个简…
30
课程总结与进阶路径
回顾核心知识点 · 推荐内核源码阅读方法 · 参与内核社区开发流程
课程总结进阶路径