(임베디드 개발자를 위한)리눅스 커널 심층 분석

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 1 리눅스 커널 = 1
• 리눅스 = 2
• 운영체제와 커널 = 3
• 리눅스 커널과 전통적인 유닉스 커널 = 6
• 리눅스 커널 버전 = 7
• 리눅스 커널 개발 커뮤니티 = 8
• 다른 성질의 존재 = 8
• No libc = 9
• GNU C = 9
• 메모리 보호가 없음 = 11
• 부동소수점 연산의 어려움 = 11
• 작은 고정 크기의 스택 = 11
• 동기화와 동시성 = 12
• 이식성 = 12
• 커널 빌드 = 12
• 시작하기 전에 = 14
• 2 프로세스 관리 = 15
• 프로세스 서술자와 태스크 구조체 = 16
• 프로세스 서술자의 할당 = 16
• 프로세스 서술자의 저장 = 18
• 프로세스 상태 = 19
• 프로세스 상태 조작 = 20
• 프로세스 컨텍스트 = 20
• 프로세스 생성 = 22
• Copy-on-Write = 22
• fork() = 23
• vfork() = 24
• 리눅스의 스레드 구현 = 25
• 커널 스레드 = 26
• 프로세스 종료 = 27
• 프로세스 서술자의 제거 = 28
• 부모없는 태스크의 딜레마 = 28
• 3 스케줄링 = 31
• 정책 = 32
• I／O중심vs프로세서중심 프로세스 = 32
• 프로세스 우선순위 = 32
• 타임슬라이스 = 33
• 프로세스 선점 = 34
• 실제 상황에서의 스케줄링 정책 = 34
• 스케줄링 알고리즘 = 35
• 실행큐 = 36
• 우선순위 배열 = 38
• 타임슬라이스의 재계산 = 39
• schedule() = 40
• 우선순위와 타임슬라이스 계산 = 41
• 휴면과 깨어남 = 43
• 로드 밸런서 = 45
• 선점과 컨텍스트 스위칭 = 47
• 유저 선점 = 48
• 커널 선점 = 48
• 실시간 = 49
• 스케줄러와 관련된 시스템 콜 = 50
• 스케줄링 정책과 우선순위 관련 시스템 콜 = 51
• 프로세서 상성 관련 시스템 콜 = 51
• 프로세서 시간의 양보 = 51
• 4 시스템 콜 = 53
• API, POSIX, 그리고 C 라이브러리 = 54
• 시스콜 = 55
• 시스템 콜 번호 = 55
• 시스템 콜 성능 = 56
• 시스템 콜 핸들러 = 56
• 알맞은 시스템 콜 찾기 = 56
• 매개변수 전달 = 57
• 시스템 콜의 구현 = 57
• 매개변수 검사 = 58
• 시스템 콜 컨텍스트 = 60
• 시스템 콜 등록을 위한 마지막 단계 = 60
• 유저공간에서 시스템 콜 사용 = 62
• 시스템 콜로 구현하지 않는 이유 = 63
• 5 인터럽트와 인터럽트 핸들러 = 65
• 인터럽트 = 65
• 인터럽트 핸들러 = 66
• 톱하프와 보톰하프 = 67
• 인터럽트 핸들러 등록 = 67
• 인터럽트 핸들러 제거 = 69
• 인터럽트 핸들러 작성 = 69
• 공유 핸들러 = 70
• 실제 인터럽트 핸들러 = 71
• 인터럽트 컨텍스트 = 73
• 인터럽트 핸들링의 구현 = 73
• ／proc／interrupts = 76
• 인터럽트 컨트롤 = 77
• 인터럽트 활성화와 비활성화 = 77
• 특정 인터럽트 비활성화 = 78
• 인터럽트 시스템의 상태 = 79
• 6 보톰하프와 지연된 작업 = 81
• 보톰하프 = 81
• 왜 보톰하프인가? = 82
• 보톰하프의 세계 = 83
• Softirq = 85
• Softirq의 구현 = 85
• Softirq 사용 = 87
• 태스크릿 = 89
• 태스크릿의 구현 = 89
• 태스크릿의 사용 = 92
• 낡은 BH 매커니즘 = 95
• 워크큐 = 96
• 워크큐의 구현 = 96
• 워크큐의 사용 = 99
• 낡은 태스크큐 매커니즘 = 102
• 어떤 보톰하프를 사용해야 하는가? = 103
• 보톰하프 사이의 록 = 104
• 보톰하프의 비활성화 = 105
• 7 커널 동기화 개요 = 107
• 위험구역과 경쟁상태 = 108
• 왜 보호가 필요한가? = 108
• 록킹 = 109
• 무엇이 동시성을 유발하는가? = 111
• 누가 보호를 필요로 하는가? = 112
• 데드록 = 113
• 경쟁과 확장성 = 115
• 코드 잠그기 = 116
• 8 커널 동기화 방법 = 117
• 원자적 동작 = 117
• 원자적인 정수 연산 = 118
• 원자적인 비트 연산 = 120
• 스핀록 = 122
• 다른 스핀록 함수들 = 124
• 스핀록과 보톰하프 = 125
• 리더-라이터 스핀록 = 125
• 세마포어 = 127
• 세마포어의 생성과 초기화 = 129
• 세마포어의 사용 = 129
• 리더-라이터 세마포어 = 131
• 완료 변수 = 132
• 큰 커널 록／Big Kernel Lock : BKL = 133
• Seq 록 = 134
• 선점의 비활성화 = 135
• 배리어 = 137
• 9 타이머와 시간 관리 = 141
• 커널에 있어서의 시간의 개념 = 142
• 진동수／ HZ = 142
• 이상적인 HZ 값 = 144
• 지피 = 146
• 지피의 내부 표현 = 147
• 지피 되돌림 = 148
• 유저공간과 HZ = 149
• 하드웨어 클럭과 타이머 = 150
• 실시간 클럭 = 150
• 시스템 타이머 = 150
• 타이머 인터럽트 핸들러 = 150
• 현재시각 = 153
• 타이머 = 154
• 타이머 사용 = 155
• 타이머 경쟁 상태 = 157
• 타이머의 구현 = 157
• 실행 지연 = 158
• 바쁜 루프 = 158
• 짧은 지연 = 159
• schedule_timeout() = 160
• 10 메모리 관리 = 163
• 페이지 = 163
• 영역 = 165
• 페이지 얻기 = 167
• 0으로 초기화된 페이지 얻기 = 168
• 페이지 해제 = 168
• kmalloc() = 169
• gfp_mask 플래그 = 170
• kfree() = 174
• vmalloc() = 174
• 슬랩 레이어 = 176
• 슬랩 레이어의 구조 = 177
• 슬랩 할당자 인터페이스 = 179
• 스택에 정적으로 할당 = 182
• 상위 메모리 매핑 = 182
• 영구적 매핑 = 183
• 일시적 매핑 = 183
• 어떤 할당 방법을 사용해야 하는가? = 184
• 11 가상 파일시스템 = 185
• 공통 파일시스템 인터페이스 = 185
• 파일시스템 추상화 레이어 = 186
• 유닉스 파일시스템 = 187
• VFS 객체와 그 자료구조 = 188
• 다른 VFS 객체 = 189
• 슈퍼블록 객체 = 189
• 슈퍼블록 연산 = 190
• Inode 객체 = 193
• Inode 연산 = 195
• 덴트리 객체 = 198
• 덴트리 상태 = 199
• 덴트리 캐시 = 200
• 덴트리 연산 = 201
• 파일 객체 = 202
• File 연산 = 203
• 파일시스템과 관련된 자료구조 = 206
• 프로세스와 연관된 자료구조 = 208
• 리눅스의 파일시스템 = 210
• 12 블록 I／O 레이어 = 211
• 블록 디바이스에 대한 이해 = 212
• 버퍼와 버퍼헤드 = 213
• bio 구조체 = 215
• 새 것과 이전 것 = 218
• 요청 큐 = 218
• 요청 = 219
• I／O 스케줄러 = 219
• I／O 스케줄러의 역할 = 219
• 리누스 엘리베이터 = 220
• 데드라인 I／O 스케줄러 = 221
• 예측 I／O 스케줄러 = 223
• 13 프로세스 주소 공간 = 225
• 메모리 서술자 = 226
• 메모리 서술자의 할당 = 228
• 메모리 서술자의 해제 = 229
• mm_struct 구조체와 커널 스레드 = 229
• 메모리 영역 = 230
• VMA 플래그 = 231
• VMA 연산 = 232
• 메모리 영역에 대한 리스트와 트리 = 233
• 메모리 영역의 실제 = 234
• 메모리 영역 다루기 = 235
• find_vma() = 235
• find_vma_prev() = 237
• find_vma_intersection() = 237
• mmap ()과 do_mmap() : 주소공간 생성 = 237
• mmap() 시스템 콜 = 239
• munmap()과 do_munmap() : 주소 공간의 제거 = 239
• munmap() 시스템 콜 = 239
• 페이지 테이블 = 240
• 14 페이지 캐시와 페이지 라이트백 = 243
• 페이지 캐시 = 244
• address_space 객체 = 244
• 래딕스 트리 = 247
• 낡은 페이지 해시 테이블 = 247
• 버퍼 캐시 = 248
• pdflush 데몬 = 248
• bdflush와 kupdated = 250
• 혼잡 회피 : 왜 여러 스레드를 사용하는 것이 좋은가 = 250
• 15 디버깅 = 253
• 먼저 시작해야 하는 것 = 253
• 커널에서의 버그 = 254
• printk() = 254
• printk()의 안전성 = 255
• 로그레벨 = 255
• 로그 버퍼 = 256
• syslogd와 klogd = 257
• printk()와 커널 해킹에 대하여 = 257
• Oops = 257
• ksymoops = 259
• kallsyms = 259
• 커널 디버깅 옵션 = 259
• 원자성 디버깅 = 260
• 버그 유발과 정보 덤프 = 260
• Magic SysRq 키 = 261
• 커널 디버거 이야기 = 262
• gdb = 262
• kgdb = 263
• kdb = 263
• 시스템을 여러 각도에서 조사 = 263
• UID를 조건으로 사용 = 263
• 조건부 변수의 사용 = 264
• 통계량 활용 = 264
• 디버깅의 진도 제한 = 265
• 범행을 저지른 변경을 찾기 위한 이진 탐색 = 266
• 모든 시도가 실패한 경우 : 커뮤니티 = 266
• 16 이식성 = 267
• 리눅스 : 이식성의 역사 = 268
• 워드 크기와 자료형 = 269
• 모호한 자료형 = 271
• 특별한 자료형 = 272
• 크기가 명시된 자료형 = 272
• Char 자료형의 sign = 273
• 데이터 정렬 = 273
• 정렬 문제 방지 = 274
• 비표준 자료형의 정렬 = 274
• 구조체 패딩 = 274
• 바이트 순서 = 276
• 빅 엔디언과 리틀 엔디언의 유래 = 277
• 커널의 바이트 오더링 = 278
• 시간 = 278
• 페이지 크기 = 278
• 프로세서 오더링 = 279
• SMP, 커널 선점, 상위 메모리 = 279
• 이식성은 즐거운 경험이다 = 280
• 17 패치, 해킹, 그리고 공동체 = 281
• 공동체 = 281
• 리눅스 코딩 스타일 = 282
• 들여쓰기 = 282
• 괄호 = 282
• 명명법 = 283
• 함수들 = 283
• 주석 = 284
• Typedefs = 285
• 이미 제공되는 것을 사용 = 285
• ifdefs는 사용하지 않는다 = 285
• 구조체 초기화 = 286
• 코드 고치기 = 286
• 명령 체계 = 286
• 버그 리포트 제출 = 287
• 패치 생성 = 287
• 패치 제출 = 288
• A 연결 리스트 = 291
• 환형 연결 리스트 = 292
• 연결 리스트 순회 = 292
• 리눅스 커널에서의 구현 = 293
• 연결 리스트 구조 = 293
• 연결 리스트 조작 = 294
• 연결 리스트 순회 = 296
• B 각 CPU별 인터페이스 = 299
• 새로운 percpu 인터페이스 = 300
• 컴파일 타임에서의 CPU별 데이터 = 300
• 런타임에서의 CPU별 데이터 = 301
• CPU별 데이터를 사용하는 이유 = 302
• C 커널 랜덤 숫자 발생기 = 303
• 디자인과 구현 = 304
• 시스템 시작의 딜레마 = 306
• 엔트로피 입력 인터페이스 = 306
• 엔트로피 출력 인터페이스 = 307
• D 알고리즘 복잡도 = 309
• 알고리즘 = 309
• 빅 O 표기법 = 309
• 빅 세타 표기법 = 310
• 모든 것을 모아 보자 = 310
• 시간 복잡도의 위험성 = 311
• 참고문헌과 추천도서 = 313
• 운영체제 설계에 대한 책들 = 313
• 유닉스 커널에 대한 책들 = 314
• 리눅스 커널에 대한 책들 = 314
• 다른 커널에 대한 책들 = 314
• 유닉스 API에 대한 책들 = 315
• 기타 = 315
• 웹 사이트 = 315
• Index = 317