自研操作系統(tǒng)：DIM-SUM設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

第 1章 準(zhǔn)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(diào)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(yùn)行HOT-POT 8
1.4.6 開始調(diào)試 10
1.5 向DIM-SUM操作系統(tǒng)提交補(bǔ)丁 11
1.5.1 心態(tài) 11
1.5.2 準(zhǔn)備工作 11
1.5.3 制作補(bǔ)丁 13
1.5.4 制作正確的補(bǔ)丁 14
1.5.5 發(fā)送補(bǔ)丁 16
1.6 獲得幫助 17
1.7 提醒 17
第 2章 算法基礎(chǔ) 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(nèi)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(nèi)核同步原語 60
3.3.1 信號量的設(shè)計原理 60
3.3.2 信號量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 61
3.3. 3 信號量API 61
3.3.4 信號量的實(shí)現(xiàn) 62
第 4章 調(diào)度 65
4.1 基本概念 65
4.1.1 進(jìn)程和線程 65
4.1.2 任務(wù) 66
4.1.3 任務(wù)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(jié)構(gòu) 71
4.3.1 線程 71
4.3.2 調(diào)度隊列 76
4.3.3 雜項 77
4.4 調(diào)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(diào)度 79
4.5.1 上下文切換 79
4.5.2 喚醒線程 82
4.6 高級調(diào)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(hù) 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(shè)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(shè)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(jié)構(gòu) 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(shí)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(jié)構(gòu) 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(shí)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(nèi)存管理 151
6.1 內(nèi)存初始化 151
6.1.1 艱難地準(zhǔn)備C運(yùn)行環(huán)境 151
6.1.2 準(zhǔn)備BOOT內(nèi)存空間 152
6.1.3 物理內(nèi)存塊管理 152
6.1.4 早期設(shè)備內(nèi)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(nèi)存初始化工作 160
6.2 BOOT內(nèi)存分配器 160
6.2.1 BOOT內(nèi)存分配API 161
6.2.2 BOOT內(nèi)存分配器的實(shí)現(xiàn) 161
6.2.3 BOOT內(nèi)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(jié)構(gòu) 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(shí)現(xiàn) 165
6.4 頁面分配器 168
6.4.1 頁面分配器的設(shè)計原理 168
6.4.2 頁面分配器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 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(shí)現(xiàn) 176
6.4.6 頁面分配器的初始化 192
6.5 Beehive內(nèi)存分配器 193
6.5.1 Beehive內(nèi)存分配器的設(shè)計原理 193
6.5.2 Beehive內(nèi)存分配器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 195
6.5.3 Beehive內(nèi)存分配器的全局變量 197
6.5.4 Beehive內(nèi)存分配器的API 199
6.5.5 Beehive內(nèi)存分配器的實(shí)現(xiàn) 199
6.5.6 Beehive內(nèi)存分配器的初始化 214
6.6 I/O內(nèi)存映射 216
第 7章 塊設(shè)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(jié)構(gòu) 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(shí)現(xiàn) 222
7.2 塊設(shè)備維護(hù) 228
7.2.1 塊設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 228
7.2.2 塊設(shè)備的全局變量 230
7.2.3 塊設(shè)備的API 231
7.2.4 塊設(shè)備的實(shí)現(xiàn) 231
7.3 I/O請求 242
7.3.1 I/O請求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 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(shí)現(xiàn) 251
7.4 I/O調(diào)度 265
7.4.1 I/O調(diào)度的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 265
7.4.2 I/O調(diào)度的全局變量 267
7.4.3 I/O調(diào)度的API 267
7.4.4 I/O調(diào)度的實(shí)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(jié)構(gòu) 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(shí)現(xiàn) 278
8.2 文件節(jié)點(diǎn)緩存 285
8.2.1 文件節(jié)點(diǎn)緩存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 286
8.2.2 文件節(jié)點(diǎn)緩存的全局變量 288
8.2.3 文件節(jié)點(diǎn)緩存的API 289
8.2.4 文件節(jié)點(diǎn)緩存的實(shí)現(xiàn) 290
8.3 打開、關(guān)閉文件 304
8.3.1 打開、關(guān)閉文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 305
8.3.2 打開、關(guān)閉文件的全局變量 308
8.3.3 打開、關(guān)閉文件的API 309
8.3.4 打開、關(guān)閉文件的實(shí)現(xiàn) 309
8.4 讀/寫文件 319
8.4.1 讀/寫文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 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(shí)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(nèi)存文件系統(tǒng) 340
9.2.1 內(nèi)存文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 340
9.2.2 內(nèi)存文件系統(tǒng)的全局變量 340
9.2.3 內(nèi)存文件系統(tǒng)的API 341
9.2.4 內(nèi)存文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 341
9.3 設(shè)備文件系統(tǒng) 349
9.3.1 設(shè)備文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 349
9.3.2 設(shè)備文件系統(tǒng)的全局變量 350
9.3.3 設(shè)備文件系統(tǒng)的API 351
9.3.4 設(shè)備文件系統(tǒng)的實(shí)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(diǎn)位圖 360
10.1.5 文件節(jié)點(diǎn)表 360
10.1.6 文件節(jié)點(diǎn) 360
10.1.7 文件日志 362
10.2 LEXT3 363
10.2.1 LEXT3的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 363
10.2.2 LEXT3的全局變量 371
10.2.3 LEXT3的API 372
10.2.4 LEXT3的實(shí)現(xiàn) 373
10.3 文件系統(tǒng)日志 397
10.3.1 日志的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 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(shí)現(xiàn) 406
第 11章 雜項 438
11.1 klibc 438
11.2 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) 440
11.3 SIMPLE-KSHELL 440