书籍-毛德操+胡希明《LINUX内核源代码情景分析》

《LINUX内核源代码情景分析》详细介绍

书籍基本信息

书名：LINUX内核源代码情景分析
作者：毛德操、胡希明
出版时间：2001年（浙江大学出版社）
类别：操作系统、Linux内核、源代码分析、系统编程
地位：中国Linux内核研究的开拓性著作，Linux内核学习的经典教材
主要版本：

• 2001年 浙江大学出版社初版（上下册）

作者简介

毛德操：中国著名计算机科学家，浙江大学计算机系教授，长期从事操作系统和系统软件的研究与教学。在Linux内核分析和中国操作系统发展方面做出了重要贡献。

胡希明：浙江大学计算机系教授，操作系统和计算机网络领域专家，在Linux内核研究和系统软件开发方面有深厚造诣。

合作背景：两位作者在浙江大学长期从事操作系统教学，深感国内缺乏系统性的Linux内核分析教材，因此合作编写了这部巨著。

作品概况

《LINUX内核源代码情景分析》是中国Linux内核研究领域的开拓性著作，系统深入地分析了Linux内核的源代码实现。该书采用"情景分析"的独特方法，通过具体的执行场景来剖析内核的工作原理，让读者能够深入理解Linux内核的内部机制。

“情景分析"意为"通过具体情境和场景来分析系统行为”，这种方法打破了传统内核教材重理论轻实践的局限，通过追踪实际的代码执行路径来揭示内核的工作机制，是Linux内核学习方法的重要创新。

历史背景

Linux内核发展背景

Linux内核发展经历了重要阶段：

• 1991年：Linux 0.01版本发布，开源运动兴起
• 1994年：Linux 1.0版本发布，内核架构基本稳定
• 1996年：Linux 2.0版本发布，支持多平台架构
• 1999年：Linux 2.2版本发布，企业级特性增强

中国Linux发展背景

• 开源意识觉醒：中国开始重视开源软件的发展
• 操作系统需求：国内对自主操作系统的迫切需求
• 人才培养需要：急需Linux内核方面的专业人才
• 教育需求增长：高校需要系统的Linux内核教材

技术教育背景

• 理论实践脱节：传统操作系统教材缺乏实际代码分析
• 英文资料门槛：英文内核文档对中国学习者形成障碍
• 系统性缺乏：缺乏从源代码角度系统分析内核的教材

内容结构

《LINUX内核源代码情景分析》约1500页，按照内核功能模块和子系统组织：

第1-5章：内核基础架构

• 启动过程分析：从BIOS到内核初始化的完整流程
• 内存管理基础：物理内存管理、页表机制
• 中断异常处理：中断向量、异常处理机制
• 系统调用机制：系统调用表、参数传递
• 进程管理基础：进程描述、状态转换

第6-10章：内存管理系统

• 物理内存管理：伙伴算法、slab分配器
• 虚拟内存管理：地址空间、页故障处理
• 内存映射机制：mmap实现、共享内存
• 缓冲区管理：buffer cache实现
• 内存优化策略：交换机制、OOM处理

第11-15章：进程调度与管理

• 进程调度器：调度策略、算法实现
• 进程同步机制：信号量、互斥锁、读写锁
• 进程间通信：管道、消息队列、共享内存
• 信号处理机制：信号发送、处理、屏蔽
• 定时器管理：高精度定时器、定时器中断

第16-20章：文件系统

• VFS虚拟文件系统：超级块、inode、dentry
• ext2文件系统：磁盘布局、目录结构
• 文件操作实现：open、read、write系统调用
• 路径名解析：从路径名到inode的转换
• 文件缓存机制：页缓存、缓冲区缓存

第21-25章：设备驱动与I/O

• 设备驱动框架：字符设备、块设备驱动
• 中断处理机制：IRQ管理、中断服务例程
• DMA传输机制：直接内存访问实现
• 总线系统：PCI总线、USB子系统
• 网络设备驱动：网络协议栈接口

第26-30章：网络子系统

• 网络协议栈：TCP/IP协议实现
• 套接字机制：BSD套接字API实现
• 网络缓冲区：sk_buff结构管理
• 路由机制：路由表、转发算法
• 网络过滤器：netfilter框架、iptables

第31-35章：系统高级特性

• 模块机制：内核模块加载卸载
• proc文件系统：内核信息导出机制
• 系统调用扩展：新增系统调用方法
• 内核同步原语：RCU、内存屏障
• 性能分析与调试：oprofile、kgdb

技术特色

1. 情景分析法创新

采用独特的"情景分析"方法，通过具体的执行场景来剖析内核工作原理，让抽象的系统概念变得具体可感。

2. 源代码级深度剖析

深入到源代码级别，逐行分析关键函数和数据结构，让读者真正理解内核的实现细节。

3. 系统性架构理解

不仅分析局部代码，更注重整体架构的理解，让读者把握内核设计的整体思路。

4. 中文本土化贡献

作为中国学者编写的Linux内核分析著作，为中文读者提供了系统性的学习资源。

结语

《LINUX内核源代码情景分析》是中国Linux内核研究史上的重要著作，它不仅系统深入地分析了Linux内核的源代码实现，更创新了内核学习和教学的方法。这本书通过独特的情景分析法，让复杂的内核技术变得可理解、可学习，为中文世界的Linux内核教育做出了开创性贡献。