Linux内核定制课程教学大纲

1、Linux内核定制课程教学大纲课程名称：Linux内核定制英文名称：Customize the Linux kernel课程编号：x4050511学时数：48其中实验学时数：16课外学时数：0学分数：3.0适用专业：网络工程一、课程的性质和任务Linux内核定制是网络工程专业的专业选修课。本课程针对掌握基本操作系统知识，希望掌握Linux内核工作机制的学生。理解Linux内核的工作机制是从事系统调试、内核开发、驱动程序开发、嵌入式领域的开发的必备课程。对于系统管理和Linux应用程序开发也有相当的帮助。通过本课程的学习，使学生掌握Linux内核的丰富特性和内核主要部分的工作方法。本课程的主要任

2、务（1）了解操作系统内核基础的相关知识；（2）理解Linux内核内存管理和进程的实现；（3）理解Linux内核文件系统的实现；（4）理解Linux内核中的中断和异常处理；（5）理解Linux内核中的同步机制；（6）掌握Linux中的进程间通信机制及实现；（7）掌握Linux下设备驱动程序编写的基础知识；（8）掌握Linux内核中网络相关的知识；（9）培养学生的抽象思维；（10）在教学过程中还必须有意识的培养学生的自学能力、分析问题和解决问题的能力以及严谨细致的学习作风。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点（1）Linux核心简介作为Linux核心学习的第一步，我们需要首先了解核心在整个操作系

3、统中的作用，了解用户进程和核心的交互关系。进而介绍Linux核心的体系结构以及Linux核心各主要组成部分的简介。最后简单介绍核心代码的目录结构，配置和编译方法。（2）内存管理内存管理是操作系统的主要功能之一。本课程以Intel 80 x86平台为例介绍Linux内核的内存管理，包括物理页面的分配和释放，请求分页机制，内存交换机制。重点：进程地址空间和核心地址空间；内存分配算法和slab；页面的回收；内存交换。（3）进程管理进程管理是操作系统的主要功能之一。本课程介绍进程、线程、核心线程的概念，以及进程的创建消亡、上下文切换等内容。最后介绍进程管理中最重要的部分：Linux的进程调度算法。重点

4、：进程的创建和消亡；难点：进程调度算法。（4）进程地址空间这部分是内存管理的第二部分，描述进程的地址空间和管理。（5）Linux文件系统文件系统是操作系统的主要功能之一。本课程介绍Linux的虚拟文件系统VFS、日志文件系统等概念。并详细介绍 Linux下应用最广泛的ext3文件系统。随后介绍文件系统的一些高级特性，最后介绍PROC文件系统及PROC文件系统中的重要的文件。重点：文件读写；内存映射文件。（6）Linux设备管理描述Linux内核的统一设备对象模型。以及块设备的缓冲管理和I/O调度算法难点：块设备缓存管理，Page Cache，buffer Cache。I/O 调度算法（7）中断

5、和异常处理重点：系统调用。（8）进程间通信同样用户进程间也需要有相应的通信机制。Linux继承了Unix的信号、管道、SYSV IPC等特性。这里介绍它们的概念，使用方法和内部实现。（9）Linux设备驱动Linux内核从代码量来统计，绝大部分是各种设备的驱动代码。设备驱动的开发涉及众多的内容，限于篇幅，本课程只能简单的介绍设备驱动开发的基础知识。重点：字符设备驱动；块设备驱动。 （10）Linux网络网络是Linux操作系统的重要部分，本课程将介绍socket编程接口，Linux的TCP/IP网络栈，Linux网络设备驱动的接口以及其他的网络特性。三、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方

6、式学时分配辅导答疑比例1Linux核心简介讲授22 ：12内存管理讲授+实验4+22 ：13进程管理讲授+实验4+22 ：14进程地址空间讲授22 ：15Linux文件系统讲授+实验4+22 ：16Linux设备管理讲授+实验2+22 ：17中断和异常处理讲授+实验4+22 ：18进程间通信讲授+实验2+22 ：19Linux设备驱动讲授+实验4+22 ：110Linux网络讲授+实验4+22 ：1四、课程其他教学环节要求（一）实验环节1、熟悉内存管理过程（2学时）要求：理解linux内存工作过程；2、掌握进程的创建过程（2学时）3、内核配置与编译，在虚拟机中引导新编译的内核（2学时）4、创建

7、一个简单的内核模块（2学时）5、中断和异常处理（2学时）要求：编写中断处理程序，BH处理程序；6、进程间通信（2学时）要求：编写程序实现进程间通信实例；7、设备驱动程序实验（2学时）要求：编写驱动程序驱动示例模块；8、linux网络编程实验（2学时）（二）作业根据授课进度，布置作业，每章讲授结束后，收一次作业，批改后做集体答疑，讲解作业中出现的问题。作业的题型以编写程序为主。（三）课外首先完成教师布置的作业，然后利用实验室开放进行自主学习，练习编写程序。五、本课程与其他课程的联系1、先修课程：C+程序设计、嵌入式系统、Linux操作系统。2、后续课程：嵌入式实训项目课程。六、教学参考书目1、L

8、inux2.6内核标准教程 人民邮电出版社 华清远见嵌入式培训中心编 2008年2、深入理解LINUX内核 中国电力出版社 HYPERLINK /book/search_pub.php?category=01&key2=%B3%C2%C0%F2%BE%FD&order=sort_xtime_desc t _blank 陈莉君， HYPERLINK /book/search_pub.php?category=01&key2=%D5%C5%C7%ED%C9%F9&order=sort_xtime_desc t _blank 张琼声， HYPERLINK /book/search_pub.php?category=01&key2=%D5%C5%BA%EA%CE%B0&order=sort_xtime_desc t _blank 张宏伟等译 2008年3、