疯狂内核的重点在于虚拟文件系统的构建。-ITADN社区

内核狂想曲之——虚拟文件系统

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《内核狂想曲之——虚拟文件系统》带领读者深入探索操作系统核心模块之一的虚拟文件系统，解析其架构、工作原理及实现机制，为开发者提供设计和优化文件系统的理论支持与实践指导。目录 1. 虚拟文件系统概述 1.1 通用文件模型 1.2 VFS所处理的系统调用 2. 虚拟文件系统架构 2.1 VFS对象数据结构 2.1.1 超级块对象 2.1.2 索引节点对象 2.1.3 文件对象 2.1.4 目录项对象 2.2 把Linux中的VFS对象串联起来 2.2.1 与进程相关的文件 2.2.2 索引节点高速缓存 2.2.3 目录项高速缓存 2.2.4 VFS对象的具体实现 2.3 文件系统的注册与安装 2.3.1 文件系统类型注册 2.3.2 文件系统安装数据结构 2.3.3 安装普通文件系统 2.3.4 分配超级块对象 2.3.5 安装根文件系统 2.3.6 卸载文件系统 2.4 路径名的查找 2.4.1 查找路径名的一般流程 2.4.2 父路径名查找 2.4.3 符号链接的查找 2.5 VFS系统调用的实现 2.5.1 open()系统调用 2.5.2 read()和write()系统调用 2.5.3 close()系统调用 3 第二扩展文件系统 3.1 Ext2磁盘数据结构 3.1.1 文件系统的整体布局与元数据管理 3.2 磁盘块的分配和释放机制 4 直接I/O与异步I/O 4.1 直接I/O 4.2 异步I/O 4.2.1 Linux 2.6中的异步I/O 4.2.2 异步I/O环境 4.2.3 提交异步I/O操作 5 块设备读写流程 5.1 文件的读取过程 5.1.1 创建bio请求 5.1.2 得到文件逻辑块号 5.1.3 普通文件readpage方法 5.1.4 块设备文件readpage方法 5.1.5 文件预读 5.2 文件的写入过程 5.2.1 generic file_write函数 5.2.2 普通文件prepare_write方法 5.2.3 块设备文件prepare_write方法 5.2.4 将脏页写到磁盘 6 直接I/O与异步I/O处理机制 6.1 直接I/O操作 6.2 异步I/O操作 6.2.1 Linux中异步I/O实现细节 6.2.2 提交异步IO请求流程以上为虚拟文件系统及块设备读写相关章节概述。

狂热内核之——Linux虚拟内存

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本文探讨了Linux操作系统中虚拟内存的核心机制，包括地址转换、内存映射和页式管理等关键技术，深入剖析其高效管理和使用内存的方法。目录第一章 Linux底层分段分页机制 1.1 基于x86的Linux分段机制 1.2 基于x86的Linux分页机制 1.2.1 页全局目录和页表 1.2.2 线性地址到物理地址转换 1.2.3 线性地址字段处理 1.2.4 页表处理 1.3 扩展分页与联想存储器 1.4 Linux内存布局 1.5 内核空间和用户空间 1.5.1 初始化临时内核页表 1.5.2 永久内核页表的初始化 1.5.3 第一次进入用户空间 1.5.4 内核映射机制实例 1.6 固定映射的线性地址 1.7 高端内存内核映射 1.8 永久内存映射 1.9 临时内核映射第二章内核级内存管理系统 2.1 Linux页面管理 2.1.1 NUMA架构 2.1.2 内存管理区 2.2 伙伴系统算法 2.2.1 数据结构 2.2.2 块分配 2.2.3 块释放 2.3 Linux页面级内存管理 2.3.1 分配一组页面 2.3.2 释放一组页面 2.4 每CPU页面高速缓存 2.4.1 数据结构 2.4.2 通过每CPU页高速缓存分配页面 2.4.3 释放页面到每CPU 页面高速缓存 2.5 slab分配器 2.5.1 数据结构 2.5.2 分配/释放slab页面 2.5.3 增加slab数据结构 2.5.4 高速缓存内存布局 2.5.5 slab着色 2.5.6 分配slab对象 2.5.7 释放Slab对象 2.5.8 通用对象 2.5.9 内存池 2.6 非连续内存区 2.6 高端内存区回顾 2.6 非连续内存区的描述符 2.7 分配非连续内存区 2.8 释放非连续内存区第三章进程的地址空间 3.1 用户态内存分配 3.1 mm_struct数据结构 3.2 内核线程的内存描述符 3.3 线性区的数据结构 3.4 红-黑树算法 3.5 线性区访问权限 3.6 线性区的底层处理 3.7 查找给定地址的最邻近区 3.8 查找一个与给定的地址区间相重叠的线性区 3.9 查找一个空闲的地址区间 3.10 向内存描述符链表中插入一个线性区 3.7 分配线性地址区间 3.8 释放线性地址区间 3.9 do_munmap()函数 3.10 split_vma()函数 3.11 unmap_region()函数 3.4 创建和删除进程的地址空间 3.5 创建进程的地址空间 3.6 删除进程的地址空间 3.7 内核线程1号的地址空间 3.8 堆的管理第四章磁盘文件内存映射 4.1 内存映射的数据结构 4.2 内存映射的创建 4.3 内存映射的请求调页 4.4 刷新内存映射的脏页 4.5 非线性内存映射第五章页面回收 5.1 页框回收概念 5.2 选择目标页 5.3 PFRA设计 5.2 反向映射技术 5.3 匿名页的反向映射 5.4 优先搜索树 5.5 映射页的反向映射 5.

Linux预备知识之疯狂内核.pdf

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本书《Linux预备知识之疯狂内核》深入浅出地介绍了Linux操作系统的核心概念与原理，适合对Linux内核感兴趣的读者阅读。 1.1 体系架构 1.1.1 Linux体系结构 1.1.2 一般程序的执行 1.2 用户态向内核态切换 1.2.1 Linux的堆栈切换 1.2.2 80x86分段总结 1.2.3 Linux的指针 1.3 C语言基本功 1.3.1 Linux内核中的链表 1.3.2 Linux双循环链表综合实例 1.4 内核汇编语言规则 1.4.1 GNU的x86汇编语言 1.4.2 嵌入式汇编语言 1.5 必要的硬件知识 1.5.1 EU模块 1.5.2 SU模块 1.5.3 PU模块 1.5.4 高速缓存 1.6 __attribute__ 机制 1.6.1 函数属性 1.6.2 变量属性 1.6.3 类型属性 1.6.4 变量属性与类型属性举例 1.7 必要的编译知识

构建基于内存的文件系统

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构建基于内存的文件系统是一种高效的数据管理方式，它将数据存储在计算机的RAM中，实现快速访问和处理。这种方式特别适用于需要极高性能的应用场景。内存文件系统：建立基于内存的文件系统。首先分配一定容量的内存，并将其视为虚拟磁盘；在该虚拟磁盘上创建相应的文件系统；为该文件系统设计数据结构来管理目录、空闲空间及已分配的空间等信息。提供包括但不限于文件创建、删除、移动和重命名等功能，同时具备显示磁盘文件状态与空间使用情况的良好界面。此外，还应支持将虚拟磁盘转储至物理存储设备，并能够从其中读取数据到内存中。设计环境：Windows XP 和 VC++ 6.0

在局域网内构建基于Web的视频点播系统

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本项目旨在开发一个高效的基于Web的视频点播平台，专为局域网环境设计，提供流畅、个性化的在线视频服务体验。在局域网中建立基于Web的视频点播系统。

基于LabVIEW的虚拟振动测试分析系统的构建

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本项目旨在利用LabVIEW平台开发一套高效的虚拟振动测试与分析系统，以实现数据采集、处理及可视化展示。基于LabVIEW的虚拟振动测试分析系统结合了硬件与软件技术，在现代工程领域为解决各种振动问题提供了一种综合解决方案。机械、车辆设备中普遍存在的有害振动可能导致加速磨损甚至断裂，因此对这些振动进行准确测试和分析显得至关重要。 LabVIEW是一种图形化编程环境，广泛应用于虚拟仪器开发。它允许工程师通过直观的界面创建复杂的测试与控制系统程序。基于LabVIEW的虚拟振动测试系统正是利用这一平台设计而成。该系统的硬件部分包括传感器、信号调理器、数据采集卡及计算机等组件。其中，传感器负责将机械振动转换为模拟电信号；信号调理器对这些原始信号进行放大、隔离和滤波处理；数据采集卡则将其转化为数字信息供后续分析使用；而计算机则是整个系统的核心计算单元。软件部分采用LabVIEW 8.20开发平台，并采用了模块化的设计理念。主要功能包括实时的数据收集与存储，以及全面的振动数据分析能力（如时域、幅值域和频谱分析）。这些核心组件以子VI的形式集成在主程序中，提高了代码的可读性和维护性。具体来说，在时域内通过自相关及互相关技术评估信号特性；而在频率领域则涵盖了功率谱密度估计等多种高级算法。此外，系统还支持短时傅里叶变换、小波分析等先进的时频联合表示方法以更深入地理解振动数据的动态特征。整个软件界面采用Tab控件组织，用户可以通过简单的点击操作来查看不同类型的分析结果；同时在程序后端则通过While循环和Case结构实现高效的逻辑控制机制。为了确保系统的实用性和可靠性，在开发过程中进行了多轮的实际应用测试。这些验证不仅证明了理论上的可行性，也展示了其实际工作能力，为解决工程振动问题提供了一种高效且经济的解决方案。

疯狂JAVA讲义配套光盘内容

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《疯狂JAVA讲义》配套光盘包含了书中的所有源代码、开发工具及多媒体教程，帮助读者更高效地学习和掌握Java编程技能。疯狂JAVA讲义光盘内容包含了整本书的代码。

基于VNet的虚拟蜜网构建

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本研究提出了一种基于VNet技术的创新方法，用于构建高效、灵活且安全的虚拟蜜网系统，以增强网络安全防御能力。 VMware 软件是由 VMware 公司开发的虚拟机产品，在宿主主机上通过模拟硬件构建多台虚拟主机。其主要版本包括免费的 VMware Player、商业版的 VMware Workstation 以及目前提供免费许可的 VMware GSX Server 和企业级服务器 VMware ESX Server。本段落档基于最常用的 VMware Workstation 版本，具体为 VMware-workstation-full-7.0.0-203739。

基于VRML的虚拟场景构建

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本研究探讨了利用VRML技术创建沉浸式虚拟环境的方法与实践，旨在为用户提供逼真的视觉体验和交互功能。 **基于VRML的虚拟场景设计** 虚拟现实建模语言（Virtual Reality Modeling Language，简称VRML）是一种用于创建和展示交互式3D图形的国际标准，它使得非专业程序员也能构建虚拟环境。VRML广泛应用于互联网上的虚拟现实体验，提供了一个平台，让用户能够通过浏览器探索、互动和操纵虚拟世界。在VRML中，设计虚拟场景主要包括以下几个核心概念： 1. **节点（Nodes）**：VRML的构建块是节点，它们代表场景中的各种元素，如几何形状、光照、相机视角等。节点可以是基本类型，也可以是复杂类型，由多个子节点组成。 2. **场（Fields）**：每个节点都包含一个或多个场，用来存储节点的状态信息，如位置、颜色、大小等。字段可以是单值的，也可以是数组，允许连接到其他节点，实现数据共享。 3. **造型（Shapes）**：VRML提供了一系列基础造型节点，如Box（立方体）、Sphere（球体）、Cylinder（圆柱体）等，用于创建基本几何体。这些造型可以通过变换节点（如Transform）进行位置、旋转和缩放。 4. **材质（Materials）**：VRML中的Appearance节点用于定义物体的外观，包括颜色、纹理、反射率等属性。Material节点定义了表面颜色，而Texture节点则引入了图像作为表面贴图。 5. **光照（Lights）**：Light节点负责为场景添加光照效果，包括PointLight（点光源）、DirectionalLight（平行光）和SpotLight（聚光灯），它们影响物体的明暗和阴影。 6. **相机（Cameras）**：Viewpoint节点定义了观察者的位置和方向，使用户可以从不同的视角查看场景。 7. **脚本（Scripts）**：VRML支持内置的ECMAScript来编写脚本，实现交互性和动态行为。脚本可以响应用户的输入，改变场景的动态属性。 8. **连结（Linking）**：通过URL引用，VRML场景可以与其他场景链接，实现虚拟世界的导航和扩展。在描述中提到的“造型较为简单的场景代码”，通常是指用VRML编写的基本场景，可能包括一些基本的几何形状、简单的光照设置以及可能的交互元素。这样的场景可能是为了教学目的而设计，展示如何构建VRML的基础结构。实际应用中，设计师会根据需求组合和定制这些元素，创建复杂的虚拟环境，例如模拟实验、游戏或产品预览等。一个简单的VRML场景可能包括一个蓝色球体、一个白色立方体，在绿色背景中相互独立，并由一盏聚光灯照亮；用户可以切换不同的视点来查看这个场景。总之，VRML是构建和分享虚拟现实体验的强大工具，它将3D图形、交互性和网络通信融合在一起，为用户提供丰富的视觉与互动体验。通过学习和掌握VRML，开发者能够创建出更加生动且真实的虚拟世界。

狂热内核篇——内核初始化

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狂热内核篇——内核初始化深入探讨了操作系统启动过程中内核加载与初始化的关键步骤和技术细节，是计算机系统架构和操作系统的进阶学习资料。目录 1. 引子 1.1 上电 1.2 BIOS时代 1.3 内核引导程序 2. 内核映像的形成 2.1 MakeFile预备知识 2.1.1 Makefile书写规则 2.1.2 Makefile变量 2.1.3 条件判断 2.1.4 函数 2.1.5 隐含规则 2.1.6 定义模式规则 2.1 KBuild体系 2.1.1 内核目标 2.1.2 主机程序 2.1.3 编译标志 2.2 内核编译分析 2.2.1 编译配置 2.2.2 寻找第一个目标 2.2.3 prepare和scripts目标 2.2.4 递归编译各对象 2.2.5 链接vmlinux 2.2.6 制作bzImage 3 实模式下的内核代码 3.1 内核映像内存布局 3.2 实模式汇编代码header.S 3.2.1 无用的bootsect代码 3.2.2 初始化头变量hdr 3.2.3 准备实模式下C语言环境 3.3 实模式代码main函数 3.3.1 复制初始化头变量 3.3.2 初始化堆 3.3.3 确保支持当前运行的CPU 3.3.4 设置BIOS的x86模式 3.3.5 内存的检测 3.3.6 设置键盘属性 3.3.7 填充系统环境配置表 3.3.8 填充IST信息 3.3.9 设置Video模式 3.4 实模式代码go_to_proteced_mode函数 3.4.1 禁止可屏蔽和不可屏蔽中断 3.4.2 打开A20地址线 3.4.3 安装临时全局描述符表 3.4.4 第一次启动保护模式 4 保护模式下的内核代码 4.1 32位x86保护模式代码 4.1.1 内核解压缩的前期工作 4.1.2 解压缩内核 4.1.3 第二次启动保护模式 4.1.4 第一次启动分页管理 4.1.5 初始化0号进程 4.2 向start_kernel进发 4.2.1 初始化中断描述符表 4.2.2 第三次启动保护模式 4.2.3 启动x86虚拟机 5 走向现代：start_kernel函数 5.1 初始化同步与互斥环境 5.1.1 屏蔽中断 5.1.2 启动大内核锁 5.1.3 注册时钟通知链 5.1.4 激活第一个CPU 5.1.5 初始化地址散列表 5.1.6 打印版本信息 5.2 执行setup_arch()函数 5.2.1 拷贝可用内存区信息 5.2.2 获得总页面数 5.2.3 着手建立永久内核页表 5.2.4 第二次启动分页管理 5.2.5 建立内存管理架构 5.2.6 添砖加瓦 5.3 设置每CPU环境 5.4 初始化内存管理区列表 5.5 利用early_res分配内存 5.6 触碰虚拟文件系统 5.7 初始化异常服务 5.8 初始化内存管理 5.8.1 启用伙伴算法 5.8.2 初始化slab分配器 5.8.3 初始化非连续内存区 5.9 初始化调度程序 5.10 初始化中断处理

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疯狂内核的重点在于虚拟文件系统的构建。

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