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深入Linux Kernel程式設計：kernel內部原理、模組開發與同步機制(第二版)
Linux kernel programming： a comprehensive and practical guide to kernel internals， writing kernel mo
作者：
Kaiwan N. Billimoria
譯者：
廖明沂
分類：
電腦與網路
／
程式語言
出版社：
碁峰
出版日期：2026/4/24
ISBN：9786264252904
書籍編號：kk0608689
頁數：912
定價：
980
元
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特別會員價：
82
折
804
元
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深入Linux Kernel程式設計：kernel內部原理、模組開發與同步機制(第二版) 專為Linux kernel新手程式設計師與希望深化核心開發能力的工程師所撰寫！是一本兼具系統性與實務導向的程式設計指南。內容循序漸進，從基礎概念出發，引領讀者深入Linux kernel的設計思維與運作核心。 本書以6.1長期支援(LTS，Long－Term Support)的Linux kernel為基礎，該版本具備高度穩定性，並廣泛應用於實務環境中。此外，Civil Infrastructure Project已承諾將6.1超長期支援(SLTS，Super LTS)kernel維護至2033年8月，使本書在未來多年內仍具高度實務與參考價值。 你將從學習如何由原始碼編譯(build)kernel開始，逐步學習如何運用kernel強大的可載入核心模組(LKM，Loadable Kernel Module)架構，撰寫並管理你的第一個kernel模組。在奠定模組開發基礎後，將進一步帶你深入核心內部關鍵主題，包括Linux kernel架構、記憶體管理與CPU(task)排程等重要機制。 最後，本書將聚焦於kernel開發中極為關鍵的——平行性(concurrency)，深入說明各種同步與上鎖(locking)技術的設計理念與實務應用，包含mutex、spinlock、atomic/refcount運算子、rw－spinlock，以及per－CPU與RCU等lock－free技術，協助你撰寫更安全、穩定且可擴充的kernel程式碼。 閱讀完本書後，你將能以更宏觀且結構化的視角理解Linux kernel與kernel模組的運作方式，並具備實際應用於真實專案與產品中的能力。內容包括： ■ 從原始碼設定並編譯6.1 LTS Linux kernel ■ 為6.x kernel設計高品質、可維護的模組化程式碼(LKM架構) ■ 探索現代Linux kernel架構設計 ■ 掌握kernel內記憶體管理的關鍵細節 ■ 理解並使用各種動態kernel記憶體alloc/dealloc API ■ 深入解析kernel內CPU排程機制，包含cgroups v2 ■ 洞悉kernel平行性(concurrency)問題與常見陷阱 ■ 正確運用關鍵的kernel同步原語(synchronization primitives)
Kaiwan N. Billimoria Kaiwan長期深耕Linux系統程式設計，技術橫跨Bash腳本、C語言使用者空間程式開發，以及作業系統層級的Linux kernel內部機制開發與除錯，並參與多項商業與開源專案。 他曾為Linux主線核心提交裝置驅動程式，亦在GitHub上發起多個開源專案。目前專注於Linux kernel強化與安全領域。 二十多年來，他持續培訓工程師，教授Linux作業系統原理與安全、穩定程式設計實務，致力於培養具備紮實核心能力的開發者。
前言 chapter 1 Linux 核心程式設計 －快速入門 核心工作區設定 技術要求 chapter 2 從原始碼構建 6.x Linux 核心 －第一部分 2－1 技術要求 2－2 核心建構的準備工作 2－3 從原始碼建構 kernel 的步驟 2－4 步驟1：取得 Linux kernel 原始碼樹 2－5 步驟2：提取 kernel 原始碼樹 2－6 步驟3：配置 Linux kernel 2－7 客製化 kernel 選單、Kconfig，並新增選單項目 chapter 3 從原始碼建置 6.x Linux 核心 －第二部分 3－1 技術要求 3－2 步驟4：編譯 kernel 映像檔和模組 3－3 步驟5：安裝核心模組 3－4 步驟6：產生 initramfs 映像和bootloader 設定 3－5 了解 initramfs 框架 3－6 步驟7：自訂 GRUB 開機載入程式 3－7 驗證新核心的設定 3－8 為 Raspberry Pi 編譯核心 3－9 核心編譯的雜項技巧 chapter 4 編寫第一個核心模組 －第一部分 4－1 技術要求 4－2 了解核心架構 － 第一部分 4－3 探索 LKM 4－4 編寫第一個核心模組 4－5 核心模組的常見操作 4－6 了解核心日誌記錄和 printk 4－7 了解核心模組 Makefile 的基本知識 chapter 5 編寫第一個核心模組 －第二部分 5－1 技術要求 5－2 給你的核心模組「更好的」Makefile 範本 5－3 跨平台編譯核心模組 5－4 蒐集最少的系統資訊 5－5 Kernel 模組的授權 5－6 模擬 kernel 模組的「類似函式庫」功能 5－7 將參數傳遞給 kernel 模組 5－8 kernel 中不允許使用浮點數 5－9 在系統開機時自動載入模組 5－10 kernel 模組和資訊安全 － 概述 5－11 Kernel 開發者的程式碼風格指南 5－12 為 mainline kernel 做出貢獻 chapter 6 Kernel 內部基礎 －行程和執行緒 6－1 技術要求 6－2 了解行程和 interrupt context 6－3 了解行程虛擬位址空間的基礎知識 6－4 組織行程、執行緒及其堆疊 － 使用者空間和 kernel 空間 6－5 了解和存取 kernel task 結構 6－6 透過「current」使用 task 結構 6－7 遍歷 kernel 的 task 串列 chapter 7 記憶體管理內部 －要素 7－1 技術要求 7－2 了解 VM 拆分 7－3 檢查行程 VAS 7－4 檢查 kernel VAS 7－5 隨機化記憶體布局 － KASLR 7－6 了解實體記憶體組成 chapter 8 模組作者的核心記憶體分配 －第一部分 8－1 技術要求 8－2 kernel 記憶體配置器簡介 8－3 了解和使用 kernel 分頁配置器(或 BSA) 8－4 了解和使用 Kernel Slab 配置器 8－5 kmalloc API 的大小限制 8－6 Slab 配置器 － 一些補充細節 8－7 使用 slab 配置器的注意事項 chapter 9 模組作者的核心記憶體分配 －第二部分 9－1 技術要求 9－2 建立自訂 slab 快取 9－3 快速說明 kernel 記憶體問題除錯 9－4 了解與使用 kernel 的 vmalloc() API 9－5 Kernel 中的記憶體配置 － 何時使用哪個 API？ 9－6 記憶體回收：kernel 的重要家務工作 9－7 生存之道：OOM 終結者 chapter 10 CPU 排程器 －第一部分 10－1 技術要求 10－2 學習 CPU 排程內部機制 － 第一部分：基礎背景 10－3 視覺化流程(Visualizing the flow) 10－4 學習 CPU 排程內部機制 － 第二部分 10－5 查詢指定執行緒的排程政策與優先權 10－6 學習 CPU 排程內部機制 － 第三部分 chapter 11 CPU 排程器 －第二部分 11－1 技術要求 11－2 理解、查詢與設定 CPU 親和性遮罩(affinity mask) 11－3 查詢與設定執行緒的排程政策與優先權 11－4 cgroups 簡介 11－5 讓 Linux 成為 RTOS：簡介 11－6 與排程相關的其他主題 chapter 12 核心同步 －第一部分 12－1 技術要求 12－2 臨界區間、互斥執行與原子性 12－3 Linux kernel 中的平行性問題 12－4 互斥鎖或自旋鎖？何時使用何種鎖 12－5 使用互斥鎖 12－6 使用 spinlock 12－7 上鎖與中斷 12－8 上鎖：常見錯誤和指導原則 12－9 解答 chapter 13 核心同步 －第二部分 13－1 技術要求 13－2 使用 atomic_t 與 refcount_t 介面 13－3 使用 RMW atomic 運算子 13－4 使用讀寫者自旋鎖 13－5 了解 CPU 快取基礎、快取效應和假共享 13－6 使用 per－CPU 和 RCU 達成 Lock－free 程式設計 13－7 Kernel 內的 Lock 除錯 13－8 記憶體屏障簡介 索引
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