《Linux內(nèi)核設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱

1、Linux內(nèi)核設(shè)計(jì)教學(xué)大綱 一、課程基本信息1課程代碼：211176002課程中文名稱：Linux內(nèi)核設(shè)計(jì) 課程英文名稱：Linux kernel design3面向?qū)ο螅盒畔⒐こ虒I(yè)4開課學(xué)院（課部）、系（中心、室）：信息工程學(xué)院信息工程系5總學(xué)時數(shù)：40講課學(xué)時數(shù)：40，實(shí)驗(yàn)學(xué)時數(shù)：06學(xué)分?jǐn)?shù)：2.57授課語種：中文，考試語種：中文 8教材： HYPERLINK /s/ref=dp_byline_sr_book_1?ie=UTF8&field-author=Robert+Love&search-alias=books Robert Love，Linux Kernel Development

2、 (3rd Edition)，Addison-Wesley Professional，2010.7二、課程內(nèi)容簡介本課程介紹了Linux內(nèi)核的基本概念、Linux源碼結(jié)構(gòu)、閱讀方法，使學(xué)生對Linux有一個清楚的認(rèn)識；隨后介紹Linux 核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、文件系統(tǒng)等，使學(xué)生更加深入地理解Linux的工作機(jī)理，為以后的學(xué)習(xí)工作打下基礎(chǔ)。三、課程的地位、作用和教學(xué)目標(biāo)操作系統(tǒng)作為所有軟件的基礎(chǔ)平臺，一直是計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的重要必修課，而如今在不斷涌現(xiàn)的新的操作系統(tǒng)中，在全世界得到廣泛關(guān)注和迅速發(fā)展的當(dāng)屬Linux操作系統(tǒng)。以Linux為代表的開源軟件是當(dāng)今舉世矚目的、發(fā)展最快和應(yīng)

3、用最廣的主流軟件之一，學(xué)習(xí)和應(yīng)用Linux是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的重要技能。通過這門課程的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生了解和掌握Linux系統(tǒng)的基本知識（包括系統(tǒng)源碼、內(nèi)核編譯等），Linux基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（包括鏈表、隊(duì)列、數(shù)等），Linux內(nèi)存管理、進(jìn)程管理和文件系統(tǒng)。四、與本課程相聯(lián)系的其他課程本課程是專業(yè)課，其先修課是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程。五、教學(xué)基本要求1了解Linux內(nèi)核的基本概念； 2掌握Linux核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；3掌握Linux內(nèi)存管理；4掌握Linux進(jìn)程管理；5了解Linux文件系統(tǒng)。六、考核方式與評價結(jié)構(gòu)比例考核方式：考查。平時成績：40%（平時成

4、績包括考勤、作業(yè)、課堂問答和實(shí)驗(yàn)部分）?？荚嚦煽儯?0%。七、教學(xué)參考資料 1 HYPERLINK /s/ref=dp_byline_sr_book_1?ie=UTF8&field-author=%E8%8E%AB%E5%B0%94%E5%8B%92+%28Wolfgang+Mauerer%29&search-alias=books Wolfgang Mauerer，深入Linux內(nèi)核架構(gòu)，人民郵電出版社，20102Daniel P. Bovet，Understanding the Linux Kernel，3rd, OReilly Media, 2011八、教學(xué)進(jìn)度與內(nèi)容安排序次教學(xué)基本內(nèi)容

5、、重點(diǎn)、難點(diǎn)1內(nèi)容：Linux內(nèi)核入門一般：了解操作系統(tǒng)的基本功能、了解Linux操作系統(tǒng)的歷史、現(xiàn)狀和特點(diǎn)。重點(diǎn)：Linux系統(tǒng)特點(diǎn)難點(diǎn)：Linux系統(tǒng)特點(diǎn)2內(nèi)容：Linux內(nèi)核源代碼實(shí)踐一般：掌握Linux源碼結(jié)構(gòu)、源碼的查閱和讀取方法、源碼的理解。重點(diǎn)：Linux源碼查閱和讀取方法難點(diǎn)：Linux源碼的理解3內(nèi)容：Linux內(nèi)核編程環(huán)境一般：程序編輯器、編譯器、調(diào)試器，熟悉Linux編程庫 重點(diǎn)：Linux程序編輯器、編譯器和調(diào)試器難點(diǎn)：Linux編程庫4內(nèi)容：Linux內(nèi)核的鏈表一般：Linux內(nèi)核鏈表源碼實(shí)現(xiàn)：鏈表頭結(jié)點(diǎn)的初始化、插入節(jié)點(diǎn)、刪除節(jié)點(diǎn)、移動節(jié)點(diǎn)、遍歷鏈表 重點(diǎn)：鏈表插入

6、、刪除和遍歷節(jié)點(diǎn) 難點(diǎn)：鏈表插入和刪除節(jié)點(diǎn)5內(nèi)容：Linux內(nèi)核的隊(duì)列與映射一般：Linux內(nèi)核隊(duì)列源碼實(shí)現(xiàn)：隊(duì)列的創(chuàng)建、出隊(duì)、入隊(duì)；Linux內(nèi)核映射的源碼實(shí)現(xiàn)：映射的初始化、元素的查找和刪除重點(diǎn)：隊(duì)列的創(chuàng)建、出隊(duì)、入隊(duì)難點(diǎn)：隊(duì)列的特點(diǎn)6內(nèi)容：Linux內(nèi)核的紅黑樹一般：紅黑樹的結(jié)構(gòu)體定義、元素的插入、刪除和遍歷重點(diǎn)：紅黑樹元素的插入、刪除難點(diǎn)：紅黑樹元素的插入、刪除7內(nèi)容：Linux內(nèi)核的同步機(jī)制一般：原子操作、信號量和自旋鎖 重點(diǎn)：原子操作和信號量難點(diǎn)：信號量和自旋鎖8內(nèi)容：Linux虛擬內(nèi)存與物理內(nèi)存一般：虛擬內(nèi)存的意義、實(shí)現(xiàn)機(jī)制；物理內(nèi)存與虛擬內(nèi)存的映射關(guān)系 重點(diǎn)：物理內(nèi)存與虛擬內(nèi)存

7、的映射關(guān)系難點(diǎn)：物理內(nèi)存與虛擬內(nèi)存的映射關(guān)系9內(nèi)容：Linux物理內(nèi)存的分配一般：分區(qū)頁框分配器、slab分配器、非連續(xù)內(nèi)存區(qū)分配 重點(diǎn)：分區(qū)頁框分配器難點(diǎn)：slab分配器、非連續(xù)內(nèi)存區(qū)分配10內(nèi)容：Linux 物理內(nèi)存的使用一般：物理內(nèi)存的內(nèi)核映射，包括內(nèi)存地址空間、直接內(nèi)存映射和高端內(nèi)存三種映射機(jī)制重點(diǎn)：物理內(nèi)存的內(nèi)核映射機(jī)制 難點(diǎn)：高端內(nèi)存映射到內(nèi)核空間的三種機(jī)制 11內(nèi)容：Linux進(jìn)程地址空間一般：進(jìn)程地址空間分配、進(jìn)程地址空間映射和進(jìn)程地址空間共享重點(diǎn)：進(jìn)程地址空間分配、進(jìn)程地址空間映射和進(jìn)程地址空間共享難點(diǎn)：進(jìn)程地址空間映射12內(nèi)容：Linux進(jìn)程管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 一般：進(jìn)程描述符PCB、任務(wù)結(jié)構(gòu)