Linux内核情景分析之三中断和函数调用
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2009-11-10
22:10:32
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Linux 内核情景分析
前言
本书着重于对 Linux 系统最新版本( 2.4.0)内核源代码进行情景描述和情景分析。
什么是情景描述?什么是情景分析?
不妨以英语的教学为例。大家都知道，有·种很有效的方法是通过“情景会话”学习英语。例如，
去剧院问路要说些什么，去图书馆借书要说些什么，去餐馆吃饭碰上了熟人又说些什么，等等。每-
个这样的“情景”都是个常见或常用的会话过程。以这样的一些情景为线索，沿着这些线索讲解“这
足被动语态”、“那足习惯用法”，就容易引起学习人的兴趣从而印象深刻，并目.每学了这样一个情景就
能够实际运用。另外，f}3 于来自现实生活的情景在语法、语义等方面都不是单一的，在学习一个情景
的时候通常都会涉及该语言种种小 1 司的方面，通过一系列精心安排的情景会话的学习，就能对英语逐
步地建立起比较全面的认识。事实上，就英语的学习 IfrJ 言，纯粹的系统化学习方法儿乎是不现实的。
事实上，指以少有人通过读字典来学单词，而都是结合课文来学，侮篇课文实际上也是一个情景。当然，
系统化的学习还是要的，学了情景对话以后还要再系统地学习语法。但是无可否认的是，从清景对话
入手学习英语比从语法入手要有效得多。相信读者会有这方面的体会和经历。
现在来看对 Linux 内核的学习。如果以若十经过精心安排的情景为线索，例如，打开一个文件的
全过程，执行一个可执行程序的全过程，从一个进程发送一个报文到另一个进程的过程等等，结合内
核源代码逐个加以讲解，夕卜且在讲解过程中有针对性地介绍所涉及的数据结构和算法，读者就能得到
对整个内核的生动而深刻的理解。本书的宗旨之一就在于引导读者走过许多这样的“情景”，从而建立
起对 Linux 内核的全面的认识。至丁情景的安排，仍然按照操作系统的原理分成若干章，例如存储管
理、进程管理、文件系统等等。在每一章中，除了必要的叙述以外，都挑选了若干重要的情景，结合
源代码逐个加以讲解。
木书所用的源代码，刚开始编写初稿时取自当时最新的 Linux 内核 2.3.38 版，后来历经 2.3.98 和
2.4.0 测试版，最后依据 2.4.0 止式版重新修改定稿。读者可以在相关的网站上自行下载该版内核的全部
源代码。可以肖定，当读者看到本书时，县至本书付印时，最新的版本己不再是 2.4.U 了。但是不管怎
样我们总得要锁定一个版本，这就是 2.4.0
一般情况下，分析操作系统源代码的专著或教材习惯上都是这样安排的:以主要数据结构的定义
为核心，以数据结构之间的联系为线索，内容则以对文件、模块和函数的功能描述为主，辅以若+函
数，}，的代码片断作为实例，以达到介绍、分析各种特定机制的目的口这种思路和安排基本上类似于先
讲语法规则后举一些例句的外语教学方法，它比较适合于只要求对内核和它的原理有粗略了解的读者，
但对需要深入理解内核或实际从事这方面工作的读者就未必合适。其实，这种安排对于初学者也未必
第三章：中断和异常
我们假定本书的读者己经具备了计算机系统结构方面的基础知识，所以本章对中断以及异常
(exception)处理的原理和机制不作深入的介绍。缺乏这方面基础的读者不妨先阅读一些微处理器方 面
的有关材料。不过，我们也并不要求读者对相关内容已经具备了很深入的理解。事实上，随着我们的介绍
和分析，特别是随着各个情景的发展和代码的阅读，读者自会逐步地加深理解。
先简要提一下，中断有两种，一种是由 CPU 外部产生的，另一种是由 CPU 本身在执行程序的过程中产
生的。
外部中断，就是通常所讲的“中断”(interrupt)。对于执行中的软件来说，这种中断的发生完全是“异步”
的，根本无法预测此类中断会在什么时候发生。因此，CPU(或者软件)对外部中断的响应完全是被动的。
不过，软件可以通过“关中断”指令关闭对中断的响应，把它“反映情况”的途径掐断，这样就可以眼不见心
不烦了(这里不考虑“不可屏蔽中断”)。
由软件产生的中断则不同，它是由专设的指令，如 X86 中的“INT n",在程序中有意地产生的，所以是
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