奔跑吧 Linux 內核 (捲2)：調試與案例分析, 2/e

笨叔，Linux內核愛好者，出版過《奔跑吧Linux內核》《奔跑吧Linux內核入門篇》。
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目錄

第1章並發與同步1
1．1原子操作3
1．1．1原子操作3
1．1．2 atomic_add()函數分析6
1．1．3比較並交換指令7
1．2內存屏障11
1 ．2．1經典內存屏障接口函數11
1．2．2內存屏障擴展接口函數13
1．3經典自旋鎖14
1．3．1自旋鎖的實現15
1．3．2自旋鎖的變體18
1．3．3 spin_lock()和raw_spin_lock()函數19
1．4 MCS鎖20
1．4．1快速申請通道21
1．4．2中速申請通道22
1．4．3慢速申請通道23
1．4．4釋放鎖26
1．5排隊自旋鎖27
1．5．1快速申請通道29
1．5．2中速申請通道30
1．5．3慢速申請通道32
1．5． 4釋放鎖36
1．5．5案例分析：為什麼這裡pending域要清零36
1．5．6小結38
1．6信號量39
1．6．1信號量簡介39
1．6．2小結43
1．7互斥鎖43
1．7．1 mutex數據結構43
1．7．2互斥鎖的快速通道44
1．7．3互斥鎖的慢速通道46
1． 7．4樂觀自旋等待機制47
1．7．5 mutex_unlock()函數分析50
1．7．6案例分析51
1．7．7小結52
1．8讀寫鎖52
1．9讀寫信號量53
1．9．1 rw_semaphore數據結構53
1．9．2申請讀者類型信號量55
1．9．3釋放讀者類型信號量58
1．9．4申請寫者類型信號量58
1．9．5釋放寫者類型信號量64
1．9．6小結64
1．10 RCU 64
1．10．1關於RCU的一個簡單例子65
1．10．2經典RCU和Tree RCU 68
1．11案例分析：內存管理中的鎖69
1．11．1 mm->mmap_sem 70
1．11．2 mm->page_table_lock 71
1．11．3 PG_Locked 72
1．11．4 anon_vma->rwsem 72
1．11．5 zone->lru_lock 74
1．11．6 RCU 75
1．11．7 RCU停滯檢測78

第2章中斷管理81
2．1中斷控制器82
2．1．1中斷狀態和中斷觸發方式82
2．1．2 ARM GIC-V2中斷控制器83
2．1．3關於ARM Vexpress V2P開發板的例子85
2．1．4關於QEMU虛擬機平台的例子86
2．2硬件中斷號和Linux中斷號的映射87
2．3註冊中斷98
2．4 ARM64底層中斷處理105
2．4．1異常向量表105
2．4．2 IRQ處理107
2．4．3棧框108
2．4．4保存中斷上下文110
2．4．5恢復中斷上下文112
2．5高層中斷處理114
2．5．1彙編跳轉114
2．5．2 handle_arch_irq處理115
2．5．3小結123
2．6軟中斷和tasklet 125
2．6．1軟中斷125
2． 6．2 tasklet 129
2．6．3 local_bh_disable()和local_bh_enable()函數分析134
2．6．4小結135
2．7工作隊列136
2．7．1工作隊列的相關數據結構137
2．7．2工作隊列初始化141
2．7．3創建工作隊列143
2．7．4添加和調度一個work 149
2．7．5處理一個work 153
2．7．6取消一個work 157
2．7．7和調度器的交互159
2．7．8小結161

第3章內核調試與性能優化164
3 ．1打造ARM64實驗平台165
3．1．1使用O0優化等級編譯內核165
3．1．2 QEMU虛擬機+Debian實驗平台166
3．1．3單步調試ARM64 Linux內核171
3．1．4以圖形化方式單步調試內核172
3．1．5單步調試head．S文件176
3．2 ftrace 181
3．2．1 irqs跟踪器182
3．2．2 function跟踪器184
3．2．3動態ftrace 185
3．2．4事件跟踪186
3．2．5添加跟踪點188
3．2．6 trace-cmd和kernelshark 191
3．2．7跟踪標記192
3．2．8小結195
3．3內存檢測196
3．3．1 slub_debug 197
3．3．2 KASAN內存檢測202
3． 4死鎖檢測204
3．5內核調試方法210
3．5．1 printk 210
3．5．2動態輸出212
3．5．3 oops分析213
3．5．4 BUG_ON()和WARN_ON()宏分析217
3．6使用perf優化性能217
3．6．1安裝perf工具218
3．6．2 perf list命令218
3．6．3 perf record/report命令219
3．6．4 perf stat命令220
3．6． 5 perf top命令221
3．7 SystemTap 222
3．8 eBPF和BCC 224
3．8．1 BCC工具集224
3．8．2編寫BCC腳本225

第4章基於x86_64解決宕機難題229
4．1 Kdump和Crash工具230
4．2 x86_64架構基礎知識230
4．2．1通用寄存器230
4．2．2函數參數調用規則231
4．2．3棧的結構232
4．2．4尋址方式232
4．3在CentOS 7．6中安裝和配置Kdump和Crash 233
4．4 crash命令235
4．5案例1：一個簡單的宕機案例244
4．6案例2：訪問被刪除的鍊錶250
4．7案例3：一個真實的驅動崩潰案例254
4．8死鎖檢查機制259
4．9案例4：一個簡單的死鎖案例261
4．10案例5：分析和推導參數的值變量263
4．11案例6：一個複雜的宕機案例270
4．11．1問題描述271
4．11．2分析ps進程276
4．11．3分析test進程281
4．11．4計算一個進程被阻塞了多長時間283

第5章基於ARM64解決宕機難題285
5．1搭建Kdump實驗環境285
5．2案例1：一個簡單的宕機案例287
5．3案例2：恢復函數調用棧288
5．4案例3：分析和推導參數的值291
5．5案例4：一個複雜的宕機案例294
5．5．1分析ps進程296
5．5．2分析test進程299

第6章安全漏洞分析303
6．1側信道攻擊303
6．2 CPU熔斷漏洞分析306
6．2．1亂序執行、異常處理和地址空間306
6．2．2修復方案：KPTI技術307
6．3 CPU“幽靈”漏洞317
6．3．1分支預測317
6．3．2攻擊原理320
6．3．3修復方案321

附錄A使用DS-5調試ARM64 Linux內核325
附錄B ARM64中的獨占訪問指令341
附錄C圖解MESI狀態轉換345
附錄D高速緩存與內存屏障350