《Linux内核模块开发技术指南》旨在帮助读者快速理解Linux内核，并掌握内核模块开发及性能调优的能力。
本书以Linux 5.10版本内核为蓝本，通过对内核工作原理的阐释与诸多核心模块的动手实现，详细介绍了内核模块相关基础、并发与互斥、系统调用、内核监控与调试、字符和块设备驱动、外部中断、块I/O调度、文件系统、进程调度、网络数据包过滤、安全模块等内容。
本书不仅适合初学者学习Linux内核开发的基础知识，也适合有一定基础的开发者深入学习高级主题和前沿技术。
第1章 第一个内核模块Hello,Linux Kernel 001
1.1 内核模块的程序构成 001
1.1.1 最简单的内核模块 002
1.1.2 许可证协议 004
1.1.3 模块参数 004
1.1.4 模块导出符号 006
1.1.5 模块作者 007
1.1.6 描述信息 008
1.2 打印级别 008
1.3 再谈Hello,Linux Kenel 009
1.4 常用数据结构 011
1.4.1 链表 011
1.4.2 哈希链表 011
1.4.3 红黑树 012
1.4.4 XArray 013
第2章 proc文件 018
2.1 创建proc文件 018
2.2 文件读写 022
2.2.1 数据传递接口 022
2.2.2 实现数据读写 022
2.3 创建目录 024
2.4 通过偏移量读写文件 025
2.5 打开的文件 027
2.6 移动读写位置 029
2.7 目录项和文件节点 032
2.8 I/O控制操作 039
2.9 小结 042
第3章 内核模块开发基础 043
3.1 内核补丁 043
3.1.1 补丁头 043
3.1.2 补丁块 044
3.1.3 创建补丁文件 044
3.1.4 安装补丁文件 045
3.1.5 撤销补丁文件 046
3.2 常用的内存分配和释放接口 046
3.2.1 kmalloc和kfree 047
3.2.2 vmalloc和vfree 048
3.2.3 分配连续的内存页 048
3.2.4 kmem_cache系列函数 048
3.2.5 物理地址和虚拟地址 050
3.2.6 几种内存分配接口的关系 053
3.3 内存映射 054
3.3.1 mmap系统调用 055
3.3.2 proc文件的mmap操作 056
3.4 获取未映射内存区域 059
3.5 散布读 060
3.6 内核线程 064
3.6.1 进程的状态 064
3.6.2 创建内核线程 067
3.6.3 二号进程 069
3.7 工作队列 070
3.8 等待队列 071
3.9 实现wait_event和wake_up 078
3.10 多路复用 082
3.10.1 select系统调用 082
3.10.2 proc文件的poll操作 084
3.11 定时器 086
3.11.1 毫秒级定时器 086
3.11.2 高精度定时器 089
3.12 延时任务 093
第4章 并发与互斥 095
4.1 信号量 096
4.2 互斥体 098
4.3 完成量 099
4.4 原子操作 102
4.4.1 整型原子操作 103
4.4.2 位原子操作 105
4.5 自旋锁 105
4.6 读写锁 108
4.7 RCU 111
4.7.1 原理 111
4.7.2 接口及示例 112
4.8 PER_CPU 114
4.8.1 原理 114
4.8.2 相关接口 115
4.8.3 示例程序 116
4.9 死锁检测 117
第5章 系统调用 120
5.1 执行系统调用 120
5.1.1 系统调用的执行过程 120
5.1.2 系统调用的三种执行方式 121
5.2 C与汇编 123
5.2.1 C语言和汇编语言函数的参数传递 123
5.2.2 内联汇编 127
5.3 增加系统调用 132
5.4 Linux系统调用的实现方式 136
5.5 通过软件中断实现系统调用 138
5.5.1 通过0x80软件中断执行系统调用 138
5.5.2 自己动手实现系统调用 140
第6章 监控与调试 141
6.1 kprobe 141
6.1.1 结构体和相关接口 141
6.1.2 示例程序 142
6.2 kretprobe 145
6.2.1 结构体和相关接口 146
6.2.2 示例程序 147
6.3 uprobe 149
6.3.1 结构体和相关接口 149
6.3.2 示例程序 151
6.4 perf 154
6.5 bpftrace 160
6.6 kdump 163
6.6.1 产生vmcore文件 163
6.6.2 查看vmcore文件 163
6.6.3 crash工具 164
6.6.4 crash分析示例 167
6.7 kgdb 170
第7章 字符设备驱动 175
7.1 最简单的字符设备驱动 175
7.1.1 相关接口 175
7.1.2 示例程序 178
7.2 通过字符设备驱动访问串口 181
7.2.1 串行通信 181
7.2.2 相关寄存器 181
7.2.3 串口接收/发送配置 183
7.2.4 示例程序 183
7.3 通过ioctl操作配置串口参数 188
7.3.1 相关寄存器 188
7.3.2 示例程序 188
第8章 外部中断 191
8.1 基本概念 191
8.2 通过中断读取串口数据 192
8.2.1 相关寄存器 192
8.2.2 相关接口 193
8.2.3 示例程序 194
8.3 中断底半部 197
8.3.1 工作队列 197
8.3.2 tasklet 198
8.3.3 软中断 200
8.4 常用接口 203
第9章 文件操作 206
9.1 虚拟文件系统（VFS） 206
9.1.1 read系统调用的执行过程 207
9.1.2 VFS管理的对象 208
9.2 write_iter操作 208
9.3 flush操作 211
9.4 flock操作 215
9.5 lock操作 218
9.6 splice_read和splice_write 221
9.6.1 splice系统调用 221
9.6.2 相关结构体和接口 222
9.6.3 示例程序 227
9.7 copy_file_range操作 229
9.7.1 copy_file_range系统调用 229
9.7.2 示例程序 230
9.7.3 remap_file_range 233
第10章 块设备驱动 235
10.1 块设备 235
10.2 相关概念 236
10.2.1 通用磁盘结构体gendisk 236
10.2.2 块设备对象block_device 239
10.2.3 I/O处理基本单元bio 240
10.3 第一个块设备驱动 244
10.4 块I/O请求队列 247
10.4.1 块I/O请求 247
10.4.2 请求队列 249
10.4.3 相关接口 251
10.5 在块设备驱动中使用请求队列 254
第11章 块I/O调度 257
11.1 块I/O调度流程 257
11.2 块I/O调度相关结构体 258
11.3 写一个块I/O调度器 265
11.4 Mq-Deadline调度器 269
第12章 文件系统 271
12.1 注册文件系统 271
12.1.1 超级块 271
12.1.2 相关接口 273
12.1.3 示例程序 273
12.2 创建超级块 275
12.3 创建根目录 278
12.4 本级目录和上级目录 281
12.5 增加一个文件 285
12.6 增加文件的读写操作 288
12.7 动态创建文件 289
12.8 文件的删除操作 294
12.9 写一个磁盘文件系统 295
12.9.1 磁盘文件系统 295
12.9.2 注册并创建超级块 297
12.9.3 目录下文件的遍历 304
12.9.4 在根目录下创建文件 308
12.9.5 读取文件数据 310
12.9.6 向文件写入数据 313
第13章 文件数据的管理 319
13.1 地址空间 319
13.1.1 数据结构 319
13.1.2 地址空间操作函数 320
13.1.3 文件数据的缓存 323
13.2 在文件系统中使用地址空间 324
13.2.1 相关接口 324
13.2.2 示例程序 327
13.3 小结 332
第14章 进程调度 333
14.1 基本概念 333
14.1.1 进程调度器 333
14.1.2 调度实体 338
14.1.3 调度域 338
14.1.4 进程控制块 341
14.1.5 运行队列 344
14.1.6 进程调度流程 346
14.2 动手实现进程调度器 347
14.3 公平调度器分析 353
14.3.1 权重和虚拟运行时间 353
14.3.2 负载的计算 355
14.3.3 进程的迁移 357
14.3.4 为新进程/被唤醒进程选择合适的CPU 360
第15章 网络数据包过滤 362
15.1 Netfilter原理 362
15.2 实现最简单的Netfilter模块 363
15.3 sk_buff 369
15.3.1 结构体介绍 369
15.3.2 常用接口 373
15.3.3 示例程序 377
15.4 IP数据处理的五条链 384
15.4.1 PREROUTING链 384
15.4.2 INPUT链 385
15.4.3 FORWARD链 386
15.4.4 OUTPUT链 386
15.4.5 POSTROUTING链 387
15.5 连接跟踪机制 387
15.6 NF Queue 391
15.6.1 将数据包传递给应用程序 391
15.6.2 创建并监听NF Queue套接字 392
15.6.3 示例程序 400
15.7 Iptables 412
15.8 ARP数据包过滤 412
第16章 Linux安全模块 415
16.1 LSM的实现原理 415
16.2 编写一个简单的LSM模块 417
16.2.1 打内核补丁 417
16.2.2 编写LSM模块 419
16.2.3 控制目录的创建 422
16.3 理解LSM框架 425
16.4 目录访问控制 427
16.5 inode节点访问控制 430
16.6 文件访问控制 432
16.7 小结 434
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