本書主要描述Linux系統的總體框架和設計思想，包含很多可以直接操作的實例，目的是希望讀者對Linux系統背后的邏輯有一個全面的了解。本書力求貼近實際的工作使用，在比較核心且常用的技術點有更加深入的解釋，對實際使用Linux系統工作大有裨益。本書共13章，其中第1~3章是總覽，第4~13章是分領域闡述。第1~3章總體介紹Linux的基本知識；第4章以Linux系統的啟動開始深入敘述；第5章是Linux系統運行中使用者*常接觸到的進程概念，重點介紹進程的原理；第6章是Linux內核的內存管理方法與用戶端使用內存的底層方法，即重點介紹glibc底層到內核之間的內存管理過程；第7~13章分別是關于安全機制、網絡、總線與設備變動、二進制、存儲、虛擬化與云、硬件專用子系統的內容。這些子系統都是Linux系統運行中非常重要的領域，是深入理解Linux系統原理不可或缺的知識補充。
解釋透徹：深入淺出地將Linux內核架構與底層原理和盤托出。
實踐性強：對Linux內核形成了深刻、獨到的理解。
指路明燈：將Linux內核架構與底層原理的精髓娓娓道來。
與時俱進：在很多方面覆蓋了Linux較新的功能，對從業者有較大幫助。
前 言
要想深入研究并使用Linux內核，首先要知道Linux內核提供了什么，又能做到什么。很多初學者一進入公司就開始使用Linux內核開發內核模塊，無論是使用通信方式、內存接口還是設備接口，都是早已被淘汰的內容。因為他們通常直接在網絡上搜索一些很早之前發布的內容來指導自己如何完成開發工作，但他們手中卻是最先進的內核代碼。還有很多直接編寫內核模塊的人在嵌入式公司使用老版本的內核進行工作，雖然他們可能對內核之后的發展一無所知，但是他們能夠一下子抓住主干，主干永遠是在老版本的內核中就存在的東西。
很多剛入行的程序員認為自己能夠征服一切，稍微在網上檢索一下Linux的內容，就可以上手使用了。雖然寫出可以用的程序不需要太多的知識積累，但是這么做相當于在信息不充分的情況下做決策。雖然一切操作系統理論的學習都不如實際去編寫幾行代碼，但是理論又是十分重要的，因為它能夠讓經驗升華成積累。
本書解釋了Linux內核提供了什么，以及Linux系統底層是如何使用內核的。如果你對本書某一部分感興趣，那么在深入閱讀該部分的代碼之前應先對該內容進行系統的學習，當你對內核系統有一個整體的把握時，方可揮灑自如。
本書的讀者對象是有一定Linux基礎的程序員，或者是有一定經驗的嵌入式開發人員和運維人員，閱讀本書像喝水一樣，可輕松獲得知識內容。若閱讀本書遇到相對冷門的技術細節時，有興趣的讀者可以自行查閱其他相關資料。例如當列舉文件系統的種類時提到exofs，書中不會過多解釋這個名詞，因為大部分用戶只關注它是文件系統的一種。
在學習Linux內核，閱讀相關圖書時候限定版本是不必要的，因為即使版本變化，原理仍舊可用。本書也會注明某個技術點之前是什么樣的，現在是什么樣的，未來可能是什么樣的。人們更希望了解整個內核框架的內容，以及一些重要細節的深層原理。本書就將重點放在這兩方面內容上，而并不局限于內核的版本，盡可能以最終被選擇的解決方案作為實驗重點。也就是說，本書所涉及的內核版本都比較新，但是也會觀察從老版本到新版本過渡時內核在功能上的變化，比如ip rule命令在新版本中去掉了reject等action。但是老版本的設計對于整體理解架構很有幫助，我們的根本目的是用實現抽象出概念，本書講解的所有案例幾乎都使用了占據較大市場份額的Ubuntu。
感謝韓方，他對本書的出版起到了提綱挈領的作用，若沒有他的幫助，我一定會被淹沒在一堆技術細節中而不知道如何選擇。他編寫并且修改了部分章節，概覽性質的圖書最需要高屋建瓴的能力和豐富的經驗，韓方在這方面非常強。
由于時間倉促，加之水平有限，書中的缺點和不足之處在所難免，敬請讀者批評指正。
劉京詳
2017年10月
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劉京洋，中山大學雙學士、碩士，創建中山大學嵌入式組，在嵌入式實驗室工作6年。工作早期擔任創業公司總經理，投資公司總裁助理，后來專心技術，先后就職于TP-LINK、YY直播和網易游戲，從事內核和網絡安全研發，對Linux系統底層有深入的理解。聯系QQ：575705195，很高興與大家溝通探討相關學術問題。 韓方，武漢大學研究生畢業，先后就職于華為和YY直播，具有多年安全領域的攻防對抗、安全體系建設和開發經驗，精通Linux內核開發和應用開發，申請過多項發明專利，多次參加國內外技術峰會并進行分享。
目錄
第一章 linux總覽
1.簡介
2.Linux學習曲線和職業曲線
3.如何形成一個內核
第二章 Linux內核架構
1.常見架構范式與核心系統
2.基礎功能元素
3.特殊硬件框架
4.特殊軟件機制
5.系統調用
第三章 內核數據結構
1.鏈表與哈希表
2.LRU
3.樹
4.其他常見數據結構
第四章 Linux系統的啟動
1.啟動的硬件支持
2.Bootloader和內核二進制
3.啟動原理
第五章 進程（重點）
1.進程原理
2.進程調度
3.資源鎖
4.多進程與進程通信
5.進程對資源的使用
第六章 內存管理（重點）
1.內存的組織方式
2.內核內存的申請和釋放
3.內核頁面回收算法（PFRA）
4.內核內存壓縮技術
5.其他內核內存基礎服務
6.用戶端對內核內存管理系統的調整
7.用戶端進程的內存管理
8.相關系統調用和API
第七章 安全
1.Linux安全體系概覽
2.安全的核心：加密與機制
3.Linux用戶和權限系統
4.分布于其他功能模塊的安全機制
第八章 網絡（重點）
1.Linux內核支持的網絡特性概覽
2.Linux網絡架構與socket模型
3.IP實現架構
4.IP路由系統
5.TCP子系統
6.Filter子系統
7.網絡服務質量
第九章 總線
1.PCI
2.USB
3.Platform
第十章 二進制（重點）
1.函數調用
2.二進制的兼容性
3.ELF文件的執行原理
4.ELF安全性
第十一章 存儲（重點）
1.磁盤管理
2.存儲協議：linux下SCSI子系統架構
3.通用塊抽象層
4.緩存層
5.文件系統層
6.分布式存儲
7.常用存儲管理高級命令
第十二章 虛擬化與云
1.常見虛擬化方案
2.分布式文件系統
3.虛擬化專用文件系統
4.Docker
第十三章 其他重要模塊與高級管理工具
1.內核到用戶空間設備管理
2.內核調試
3.專用子系統
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