新设计团队编著的《Linux内核设计的艺术(图解Linux操作系统架构设计与实现原理第2版)》是一本能真正引导我们较为容易地、极为透彻地理解linux内核的经典之作，也可能是当前唯一能从本质上指引我们去设计和开发拥有自主知识产权的操作系统的著作。阅读本书就如同跟随着操作系统设计者一起去思考，我们会在阅读的过程中发现linux内核设计的精妙，会发现原来处处都“暗藏玄机”，哪怕是一行很短的代码。

新设计团队编著的《Linux内核设计的艺术(图解Linux操作系统架构设计与实现原理第2版)》的第1版广获好评，版权被中国台湾和美国两家大型出版社引进，第2版根据读者的反馈和作者对操作系统的最新研究成果对第1版进行了大幅优化和重写，使其内容质量更上一层楼。本书在众多关于linux内核的书中独树一帜，它在世界范围内首次提出并阐述了操作系统设计的核心指导思想——主奴机制，这是所有操作系统研究者的一笔宝贵财富。它也是一本能真正引导我们较为容易地、极为透彻地理解linux内核的经典之作，也可能是当前唯一能从本质上指引我们去设计和开发拥有自主知识产权的操作系统的著作。

《Linux内核设计的艺术(图解Linux操作系统架构设计与实现原理第2版)》的最大特点是它的写作方式和内容组织方式与同类书完全不同。它在深刻地分析了传统讲解方法的利弊之后，破旧立新，从认知学的角度开创了一种全新的方式。以操作系统的真实运行过程为主线，结合真实的内核源代码、300余幅精确的内核运行时序图和具有点睛之妙的文字说明，对操作系统从开机加电到系统完全准备就绪，及运行用户程序的整个过程进行了系统而完整地分析，深刻地揭示了其间每一个动作的设计意图和实现原理，完美地再现了操作系统设计者的设计思路。阅读本书就如同跟随着操作系统设计者一起去思考，我们会在阅读的过程中发现linux内核设计的精妙，会发现原来处处都“暗藏玄机”，哪怕是一行很短的代码。

本书在所有细节上都力求完美。为了保证知识的准确性，操作系统运行过程中的每个动作都经过了严格的考证；为了让我们真正理解linux内核的原理，它突破传统，以linux的真实运行过程为主线进行讲解；为了做到真正易于理解，创新性地使用了图解的方式，精心绘制了300余幅分辨率600dpi的时序图，图中表现的运行时结构和状态与操作系统实际运行时的真实状态完全吻合；为了提高阅读体验，本书采用了双色印刷，以便于我们更清楚地观察每一幅图中的细节。

前言

第1章 从开机加电到执行

 main函数之前的过程1

 1.1　启动bios，准备实模式下的中断向量表和中断服务程序1

 1.1.1　bios的启动原理2

 1.1.2　bios 在内存中加载中断向量表和中断服务程序3

 1.2　加载操作系统内核程序并为保护模式做准备5

 1.2.1　加载第一部分内核代码——引导程序(bootsect)5

 1.2.2　加载第二部分内核代码——setup7

 1.2.3　加载第三部分内核代码——system模块13

 1.3　开始向32位模式转变，为main函数的调用做准备17

 1.3.1　关中断并将system移动到内存地址起始位置0x0000017

 1.3.2　设置中断描述符表和全局描述符表19

 1.3.3　打开a20，实现32位寻址21

 1.3.4　为保护模式下执行head.s做准备23

 1.3.5　head.s开始执行26

 1.4　本章小结44

第2章 设备环境初始化及激活进程045

 2.1　设置根设备、硬盘46

 2.2　规划物理内存格局，设置缓冲区、虚拟盘、主内存46

 2.3　设置虚拟盘空间并初始化48

 2.4　内存管理结构mem_map初始化50

 2.5　异常处理类中断服务程序挂接51

 2.6　初始化块设备请求项结构57

 2.7　与建立人机交互界面相关的外设的中断服务程序挂接59

 2.7.1　对串行口进行设置59

 2.7.2　对显示器进行设置60

 2.7.3　对键盘进行设置61

 2.8　开机启动时间设置63

 2.9　初始化进程065

 2.9.1　初始化进程068

 2.9.2　设置时钟中断71

 2.9.3　设置系统调用总入口71

 2.10　初始化缓冲区管理结构73

 2.11　初始化硬盘75

 2.12　初始化软盘77

 2.13　开启中断78

 2.14　进程0由0特权级翻转到3特权级，成为真正的进程78

 2.15　本章小结80

第3章 进程1的创建及执行81

 3.1　进程1的创建81

 3.1.1　进程0创建进程181

 3.1.2　在task[64]中为进程1申请一个空闲位置并获取进程号87

 3.1.3　调用copy_process函数89

 3.1.4　设置进程1的分页管理94

 3.1.5　进程1共享进程0的文件99

 3.1.6　设置进程1在gdt中的表项99

 3.1.7　进程1处于就绪态100

 3.2　内核第一次做进程调度103

 3.3　轮转到进程1执行107

 3.3.1　进程1为安装硬盘文件系统做准备109

 3.3.2　进程1格式化虚拟盘并更换根设备为虚拟盘135

 3.3.3　进程1在根设备上加载根文件系统138

 3.4　本章小结151

第4章 进程2的创建及执行152

 4.1　打开终端设备文件及复制文件句柄152

 4.1.1　打开标准输入设备文件152

 4.1.2　打开标准输出、标准错误输出设备文件166

 4.2　进程1创建进程2并切换到进程2执行169

 4.3　加载shell程序178

 4.3.1　关闭标准输入设备文件，打开rc文件178

 4.3.2　检测shell文件181

 4.3.3　为shell程序的执行做准备186

 4.3.4　执行shell程序192

 4.4　系统实现怠速196

 4.4.1　创建update进程196

 4.4.2　切换到shell进程执行198

 4.4.3　重建shell204

 4.5　本章小结205

第5章 文件操作206

 5.1　安装文件系统206

 5.1.1　获取外设的超级块206

 5.1.2　确定根文件系统的挂接点209

 5.1.3　将超级块与根文件系统挂接210

 5.2　打开文件211

 5.2.1　将进程的*filp[20]与file_table[64]挂接212

 5.2.2　获取文件i节点213

 5.2.3　将文件i节点与file_table[64]挂接223

 5.3　读文件224

 5.3.1　确定数据块在外设中的位置224

 5.3.2　将数据块读入缓冲块228

 5.3.3　将缓冲块中的数据复制到进程空间228

 5.4　新建文件230

 5.4.1　查找文件230

 5.4.2　新建文件i节点231

 5.4.3　新建文件目录项233

 5.5　写文件238

 5.5.1　确定文件的写入位置238

 5.5.2　申请缓冲块241

 5.5.3　将指定的数据从进程空间复制到缓冲块241

 5.5.4　数据同步到外设的两种方法242

 5.6　修改文件245

 5.6.1　重定位文件的当前操作指针246

 5.6.2　修改文件246

 5.7　关闭文件248

 5.7.1　当前进程的filp与file_table[64]脱钩248

 5.7.2　文件i节点被释放249

 5.8　删除文件250

 5.8.1　对文件的删除条件进行检查251

 5.8.2　进行具体的删除工作252

 5.9　本章小结255

第6章 用户进程与内存管理256

 6.1　线性地址的保护256

 6.1.1　进程线性地址空间的格局256

 6.1.2　段基址、段限长、gdt、ldt、特权级257

 6.2　分页260

 6.2.1　线性地址映射到物理地址260

 6.2.2　进程执行时分页261

 6.2.3　进程共享页面267

 6.2.4　内核分页270

 6.3　一个用户进程从创建到退出的完整过程273

 6.3.1　创建str1进程273

 6.3.2　str1进程加载的准备工作285

 6.3.3　str1进程的运行、加载289

 6.3.4　str1进程的退出296

 6.4　多个用户进程同时运行299

 6.4.1　进程调度299

 6.4.2　页写保护303

 6.5　本章小结309

第7章 缓冲区和多进程操作文件310

 7.1　缓冲区的作用310

 7.2　缓冲区的总体结构311

 7.3　b_dev、b_blocknr及request的作用312

 7.3.1　保证进程与缓冲块数据交互的正确性312

 7.3.2　让数据在缓冲区中停留的时间尽可能长320

 7.4　uptodate和dirt的作用325

 7.4.1　b_uptodate的作用326

 7.4.2　b_dirt的作用331

 7.4.3　i_uptodate、i_dirt和s_dirt的作用334

 7.5　count、 lock、wait、request的作用336

 7.5.1　b_count的作用336

 7.5.2　i_count的作用338

 7.5.3　b_lock、*b_wait的作用341

 7.5.4　i_lock、i_wait、s_lock、*s_wait的作用344

 7.5.5　补充request的作用347

 7.6　实例1：关于缓冲块的进程等待队列349

 7.7　总体来看缓冲块和请求项370

 7.8　实例2：多进程操作文件的综合实例373

 7.9　本章小结388

第8章 进程间通信389

 8.1　管道机制389

 8.1.1　管道的创建过程391

 8.1.2　管道的操作396

 8.2　信号机制410

 8.2.1　信号的使用412

 8.2.2　信号对进程执行状态的影响422

 8.3　本章小结431

第9章 操作系统的设计指导思想432

 9.1　运行一个最简单的程序，看操作系统为程序运行做了哪些工作432

 9.2　操作系统的设计指导思想——主奴机制434

 9.2.1　主奴机制中的进程及进程创建机制435

 9.2.2　操作系统的设计如何体现主奴机制436

 9.3　实现主奴机制的三种关键技术438

 9.3.1　保护和分页438

 9.3.2　特权级440

 9.3.3　中断441

 9.4　建立主奴机制的决定性因素——先机443

 9.5　软件和硬件的关系444

 9.5.1　非用户进程——进程0、进程1、shell进程444

 9.5.2　文件与数据存储445

 9.6　父子进程共享页面450

 9.7　操作系统的全局中断与进程的局部中断——信号450

 9.8　本章小结451

结束语452

“新设计团队”简介453