深入理解Linux驱动程序设计 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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吴国伟，姚琳，毕成龙著

图书标签:

Linux驱动
驱动开发
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出版社：清华大学出版社

ISBN：9787302401636

版次：1

商品编码：11800008

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名：清华开发者书库

开本：16开

出版时间：2015-10-01

用纸：胶版纸

具体描述

编辑推荐

随着物联网和人工智能的发展，Linux将更多地应用于嵌入式设备中，这对Linux内核中各种驱动的设计和实现也提出了更高的要求。Linux内核版本不断升级，其设备管理方式也发生变化，内核提供的设备管理的关键数据结构和函数也产生变化，尤其是随着新的硬件体系结构变化和新型外围设备的出现，内核设备管理也随之不断变化。本书基于新的Linux 3.8.13 内核，通过13章（包括Linux内核、驱动开发基础、驱动开发实例）内容，全面深入地论述了Linux设备驱动开发的全方位技术……。主要内容如下：

（1） Linux内核设备管理方式

（2） Linux驱动开发基础

（3） Linux字符设备驱动开发

（4） Linux内核中断机制

（5） Linux块设备驱动开发

（6） Linux网络设备驱动开发

（7） Linux MMC/SD驱动开发

（8） LinuxUSB驱动开发

（9） Linux I2C总线设备驱动

（10） Linux PCI总线设备驱动

（11） Linux输入设备驱动

（12） Linux Flash驱动开发

内容简介

　　《深入理解Linux驱动程序设计》基于Linux内核3．8．13源代码及相关实例向读者系统而详尽地介绍和分析了Linux设备驱动程序开发框架、原理和方法。全书共分13章，内容包括字符设备、块设备、网络设备、MMC/SD驱动、USB驱动、总线驱动及Flash驱动的开发机制和实例。本书各章均首先概要介绍各模块的实现原理，随后列举各模块中的关键数据结构，再结合源代码及实例分析介绍，让读者更全面地了解Linux驱动开发。本书内容丰富，概念和原理讲解细致、深入浅出。其中，有关代码的部分都标有注释以详细介绍功能，书中的设计和分析也配以编程实例帮助理解。本书适合作为高年级本科生、研究生和从事嵌入式系统开发设计的工程技术人员。

作者简介

吴国伟大连理工大学软件学院教授，博士生导师。长期讲授“操作系统”、“嵌入式操作系统”方面的课程，著有畅销图书《嵌入式操作系统应用开发》、《Linux内核分析与高级编程》和《嵌入式系统原理与设计》。

内页插图

前言/序言

Linux从1991年发布第一个版本到现在的3．19．3版，经过无数开发者的共同努力，内核日趋完善。Linux作为一种开源、跨平台的操作系统，受到了越来越多开发者的青睐。

随着物联网和人工智能的发展，Linux将更多地应用在嵌入式设备中，这对Linux内核中的驱动设计和实现也提出了更高的要求。现有的介绍Linux设备驱动开发的图书中，有的偏重于内核各模块的结构和原理的阐述，难以理解和掌握；有的侧重Linux内核的部分特征及应用，缺少对Linux架构整体的介绍及系统原理的分析。基于这样的现状，编写此书供广大Linux爱好者参考。

本书结合Linux内核中各模块的原理及设备驱动实例，详细地介绍了Linux设备驱动开发的方法与实践。全书共分为13章，首先介绍了Linux操作系统的发展，然后针对Linux内核3．8．13全面介绍了Linux设备驱动开发，分析了各模块的Linux实现并给出了驱动开发实例。在介绍了Linux内核机制的基础上，着重论述块设备、网络设备、MMC/SD驱动、USB驱动、总线驱动及Flash驱动的开发。

全书各章均首先概要介绍各模块的实现原理，随后列举各模块中的关键数据结构，再结合源代码及实例分析介绍，让读者更全面地了解Linux驱动开发。

本书编写过程中参考了众多Linux开发者的研究成果和相关书籍，参考文献中无法一一列出，在此向他们致以谢意。书中实际案例，是诸多课程的研究生们在Linux 3．8．13版本下调试通过，在此一并表示感谢。本书的出版也离不开清华大学出版社的支持，对此表示衷心的感谢！

由于时间仓促和作者水平有限，书中难免出现遗漏与不当之处，敬请广大读者批评指正。如有任何问题，请发邮件至wgwdut@dlut．edu．cn。

编者2015年4月

《精通Linux内核网络栈：原理、实现与优化》概述在现代计算环境中，网络已成为不可或缺的基石。从服务器到嵌入式设备，再到我们日常使用的智能手机，高效、稳定、安全的网络通信能力是支撑一切应用运行的关键。而Linux操作系统，以其开源、灵活、强大的特性，在服务器领域占据主导地位，并且在嵌入式和物联网领域的影响力日益增强。Linux内核网络栈，作为Linux处理网络通信的核心组件，其复杂性和重要性不言而喻。本书《精通Linux内核网络栈：原理、实现与优化》旨在为读者提供一个全面、深入的Linux内核网络栈的技术指南。本书将带领读者从基础概念出发，逐步剖析Linux内核中网络协议栈的各个层级，详细讲解TCP/IP协议族在Linux内核中的具体实现，并深入探讨网络性能优化的各种技术和策略。本书不仅关注理论知识，更侧重于实际应用，通过分析内核源码、提供实用的调试技巧和性能调优案例，帮助读者真正掌握Linux内核网络栈的设计思想和实现细节，从而能够构建和优化高性能、高可靠性的网络应用程序和系统。目标读者 Linux内核开发者：对Linux内核开发有一定经验，希望深入理解网络子系统，并能在此基础上进行开发或优化的工程师。网络工程师：负责网络设备、服务器及应用的网络配置、故障排除和性能调优的网络专业人士，希望从操作系统层面深入理解网络行为。系统管理员：负责Linux服务器的部署、维护和性能监控的管理员，希望更有效地诊断和解决网络相关问题，提升系统整体性能。嵌入式系统开发者：在资源受限或对实时性要求较高的嵌入式设备上进行网络应用开发的工程师，需要理解内核网络栈的资源消耗和性能瓶颈。对操作系统网络原理感兴趣的学生和研究人员：希望深入学习网络通信底层实现，理解TCP/IP协议栈如何在操作系统内核中工作的学术界人士。本书结构与内容详解本书共分为九章，层层递进，力求让读者对Linux内核网络栈建立起清晰而深刻的认识。第一章：Linux网络通信基础回顾本章将快速回顾TCP/IP协议族的核心概念，为后续的深入讲解打下基础。我们将简要介绍OSI模型和TCP/IP模型，并重点阐述IP地址、端口、套接字（Socket）等关键概念。同时，本章会简要介绍Linux用户空间与内核空间通信的机制，为理解网络数据流的生命周期做好铺垫。 1.1 TCP/IP协议族概述 OSI模型与TCP/IP模型的对比各层协议的功能介绍（应用层、传输层、网络层、链路层） 1.2 IP地址与子网划分 IPv4与IPv6地址结构 CIDR表示法与子网划分 NAT（网络地址转换）基础 1.3 TCP与UDP协议详解 TCP三次握手与四次挥手 TCP拥塞控制与流量控制 UDP的无连接特性与应用场景 1.4 套接字（Socket）编程接口 Socket API的基本概念 Socket类型：流式（SOCK_STREAM）与数据报式（SOCK_DGRAM） Socket与文件描述符的关系第二章：Linux内核网络栈整体架构本章将揭示Linux内核网络栈的宏观设计。我们将深入剖析网络栈的各个子系统如何协同工作，包括网络设备驱动层、协议族处理层、网络缓冲区管理以及与进程调度的交互。通过理解整体架构，读者能更好地把握后续章节的细节。 2.1 网络栈的模块化设计协议栈的层次划分与接口抽象 Netfilter/iptables框架介绍 2.2 网络设备驱动模型 `net_device` 结构体详解中断处理与软中断（Softirq） DMA（直接内存访问）在网络 I/O 中的作用 2.3 网络缓冲区管理：`sk_buff` `sk_buff`（Socket Buffer）结构体的设计理念 `sk_buff` 的内存分配与释放机制 `sk_buff` 的数据包处理流程（头部添加/移除、数据拷贝） 2.4 进程与网络栈的交互系统调用与内核接口用户空间与内核空间的数据传递第三章：网络设备层深入解析本章聚焦于网络栈最底层——网络设备层。我们将详细讲解Linux内核如何抽象和管理各种网络接口，包括以太网卡、Wi-Fi适配器等。重点将放在数据包的接收和发送路径，以及与之相关的硬件中断处理和驱动程序设计。 3.1 网络设备接口（`struct net_device`） `net_device` 核心字段与操作函数集 MAC地址、MTU等参数配置 3.2 数据包接收路径（Rx Path）硬件接收中断的触发与处理 `netif_rx()` 的作用与 `NAPI` 框架数据包进入协议栈的早期处理 3.3 数据包发送路径（Tx Path） `dev_queue_xmit()` 函数解析发送队列管理与调度与硬件驱动的交互，将数据包发送至物理介质 3.4 虚拟网络接口与隧道 TUN/TAP设备 Veth Pair（虚拟网卡对） GRE、VXLAN等隧道技术在内核中的实现简介第四章：IP协议（IPv4/IPv6）内核实现本章深入探讨IP协议在Linux内核中的具体实现。我们将分析IP数据包的构建、路由查找、分片与重组等关键过程。同时，也会涉及IPv4与IPv6在内核中的共存和互操作性。 4.1 IP数据包的生成与封装 `ip_queue_xmit()` 函数解析 IP头部选项与处理 4.2 IP路由查找路由表结构与查找算法 `fib_lookup()` 函数详解策略路由（Policy Routing） 4.3 IP分片与重组 IP分片机制的内核实现 `ip_defrag()` 函数 MTU（最大传输单元）的重要性 4.4 IPv4与IPv6的内核支持 IPv4和IPv6协议栈的协同工作 IPv6地址管理与自动配置 IPv4/IPv6转换机制（如NAT64）第五章：TCP协议内核实现 TCP作为可靠的传输层协议，其内核实现极为复杂。本章将详细讲解TCP连接的建立、数据传输、拥塞控制、流量控制、重传机制以及连接的终止过程。通过剖析TCP状态机和关键数据结构，读者将全面掌握TCP在Linux中的工作原理。 5.1 TCP连接生命周期管理 `tcp_v4_connect()` 与 `tcp_v4_syn_recv_established()` TCP状态转移图解 `tcp_close()` 函数 5.2 TCP数据传输与滑动窗口发送窗口与接收窗口的实现 `tcp_sendmsg()` 与 `tcp_recvmsg()` `sk_buff` 在TCP传输中的应用 5.3 TCP拥塞控制算法 AIMD（加性增、乘性减）原理 Linux内核中的拥塞控制实现（如Cubic, Reno） `tcp_cong_control` 接口 5.4 TCP流量控制与拥塞避免 `tcp_receive_window` 的更新 `tcp_retransmit_timer()` 与重传机制 `tcp_timeout_setup()` 5.5 TCP选项与特殊处理 MSS（最大段大小）、SACK（选择性确认）等选项 TCP Keepalive机制第六章：UDP协议内核实现相较于TCP，UDP更为简单，本章将简要阐述UDP协议在Linux内核中的实现。重点将放在UDP数据报的发送和接收，以及与套接字接口的关联。 6.1 UDP数据报的发送与接收 `udp_sendmsg()` 与 `udp_recvmsg()` UDP校验和计算 6.2 UDP与套接字的绑定 UDP套接字的端口分配与管理 6.3 UDP的广播与多播 UDP广播机制 IP多播在UDP中的应用第七章：套接字（Socket）与传输层接口（Transport Layer Interface, TLI）本章将深入剖析Linux内核中的套接字层。我们将理解套接字如何作为用户空间与内核网络栈的统一接口，以及TLI在其中扮演的角色。重点将讲解套接字选项的设置与获取，以及不同协议族（如TCP, UDP, SCTP）如何通过TLI与内核通信。 7.1 套接字数据结构与操作 `struct socket` 结构体详解 `struct proto_ops` 详解 7.2 套接字选项（Socket Options） `getsockopt()` 与 `setsockopt()` 常见套接字选项（SO_REUSEADDR, SO_RCVBUF, SO_SNDBUF等） 7.3 传输层接口（TLI） TLI的抽象层级不同协议族如何实现TLI接口 7.4 零拷贝（Zero-copy）技术在套接字中的应用 `sendfile()` 系统调用 `splice()` 系统调用第八章：Netfilter与iptables：数据包过滤与处理 Netfilter是Linux内核中强大的包过滤框架，iptables是其用户空间的管理工具。本章将详细讲解Netfilter的钩子（hook）机制，如何通过iptables实现防火墙、NAT、包修改等功能。 8.1 Netfilter框架概述 Netfilter的钩子点（Hooks） `struct nf_hook_ops` 8.2 iptables规则匹配与动作 iptables的表（tables）、链（chains）和目标（targets）常见匹配模块（如`state`, `conntrack`） 8.3 Netfilter在内核中的实现数据包在Netfilter中的流转 `nf_hook_slow()` 函数 8.4 NAT（网络地址转换）实现 SNAT（源地址转换）与DNAT（目的地址转换）连接跟踪（Connection Tracking） 8.5 用户空间与Netfilter的交互 `conntrack` 模块与连接跟踪信息第九章：Linux内核网络性能优化本章将聚焦于如何提升Linux网络栈的性能。我们将介绍各种优化技术，包括系统参数调优、内核参数优化、应用层优化以及对特定硬件特性的利用。通过实际案例分析，帮助读者解决常见的网络性能瓶颈。 9.1 系统调优参数 (`sysctl`) TCP/IP栈相关的 `sysctl` 参数解析（如`net.ipv4.tcp_rmem`, `net.ipv4.tcp_wmem`, `net.core.netdev_max_backlog`等）如何根据应用场景选择合适的参数 9.2 网络设备中断与CPU亲和性中断均衡（IRQs Balancing） CPU亲和性（Affinity）配置多队列网卡（Multi-queue NICs）与RSS（Receive Side Scaling） 9.3 缓冲区溢出与丢包分析 `ifconfig` / `ip -s` 命令输出解读 `/proc/net/dev` 状态监控 `ethtool` 工具的使用 9.4 应用层优化策略非阻塞 I/O 与异步 I/O Event-driven 编程模型（如epoll） TCP Nagle算法与 `TCP_NODELAY` 9.5 硬件卸载（Hardware Offloading） TSO/LRO（TCP Segmentation Offload / Large Receive Offload） Checksum Offload GSO（Generic Segmentation Offload）本书的亮点与价值源码级分析：本书不仅仅停留在概念层面，而是深入到Linux内核源代码，讲解具体函数的实现逻辑和数据结构的含义，让读者“看到”网络数据包在内核中的实际流转。全面覆盖：从基础概念到核心协议实现，再到性能优化，本书构建了一个完整的Linux内核网络栈知识体系。实战导向：结合大量的代码片段、系统调用解释、命令使用示例以及性能调优案例，帮助读者将理论知识转化为实际解决问题的能力。循序渐进：章节安排逻辑清晰，从整体架构到细节实现，从协议解析到性能调优，逐步引导读者深入理解。深度与广度兼备：既能帮助初学者建立对内核网络栈的整体认知，也能为有经验的开发者提供深入研究的素材。通过阅读《精通Linux内核网络栈：原理、实现与优化》，读者将能够：深刻理解TCP/IP协议族在Linux内核中的具体实现机制。掌握Linux内核网络栈的内部工作原理，能够准确分析网络问题。学会如何通过系统调优和应用层优化来提升网络性能。能够阅读和理解Linux内核网络子系统的相关源码。为开发高性能、高可靠性的网络应用程序和系统打下坚实的基础。这本书是每一位致力于深入理解Linux系统网络通信机制的工程师的必备参考。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

哇，这本书的包装就让人眼前一亮！封面设计很硬核，黑色底色搭配银色的“深入理解Linux驱动程序设计”字样，还有那个代表Linux的企鹅标志，感觉沉甸甸的，充满了技术的力量感。拿到手里，厚度也相当可观，翻开第一页，油墨的味道混合着纸张的清香，瞬间就勾起了我想要探索的欲望。我之前对Linux驱动开发一直有点模糊的概念，知道它很重要，但具体怎么做，背后的原理是什么，一直是我心中的一个谜团。这本书的出现，就像是在我迷雾般的求知路上点亮了一盏明灯。我特别期待它能帮我理清那些错综复杂的内核机制，让我不再仅仅是代码的搬运工，而是能真正理解驱动是如何与硬件交互，如何在Linux内核这个庞大的系统中运作的。书中的图文并茂，大量的代码示例，还有那些可能深入讲解的架构分析，都让我觉得这绝对不是一本泛泛而谈的书，而是能真正触及到核心的技术宝典。我迫不及待地想深入其中，一点点剥开Linux驱动设计的神秘面纱，看看那些隐藏在系统深处的奥秘，解决我一直以来在开发过程中遇到的那些“为什么”和“怎么办”。

评分☆☆☆☆☆

读了《深入理解Linux驱动程序设计》的目录和简介后，我最大的感受就是——“全面”。它似乎囊括了Linux驱动开发的各个方面，从最基础的字符设备、块设备，到更复杂的网络设备、USB设备，甚至可能涉及到嵌入式系统中的特有设备驱动。我之前接触过的驱动开发，大多是针对某一类硬件的，但总感觉缺乏一个整体的框架，对不同类型设备驱动之间的共性与差异理解不够深入。这本书的出现，恰好能填补我这方面的知识空白。我希望它能帮助我建立起一个完整的驱动程序设计体系，让我能够举一反三，触类旁通。对于书中可能会涉及到的内核API讲解，我也非常期待，因为很多时候，驱动开发就是对内核提供的丰富API的灵活运用。如果这本书能够清晰地解释每一个API的作用、使用场景以及注意事项，并辅以大量的代码示例，那将极大地提高我的开发效率。此外，我个人也对书中关于设备树（Device Tree）的讲解很感兴趣，毕竟在现代嵌入式Linux系统中，设备树已经成为了一种标准。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在Linux内核开发领域摸爬滚打了几年，但总觉得有些地方不够扎实的开发者，这本《深入理解Linux驱动程序设计》在我眼中，简直就是一本“救世主”般的宝藏。我一直对内核中的一些高级话题感到好奇，比如多线程同步、锁机制、并发控制，以及更复杂的I/O调度和DMA（直接内存访问）的工作原理。有时候，我写出来的驱动虽然能跑，但总觉得性能不佳，或者稳定性存疑，原因就在于对这些底层机制的理解不够透彻。这本书的 title 让我看到了希望，它暗示着将会有对这些核心概念的详细阐述。我尤其期待书中能够提供一些实际的案例分析，能够将理论知识与实际开发相结合，让我看到如何在具体的驱动开发场景中运用这些高级技术。如果这本书能帮助我理解如何优化驱动程序的性能，如何提高系统的稳定性和安全性，那绝对是物超所值。我对书中关于中断处理、定时器、功耗管理等方面的论述也充满期待，因为这些都是驱动开发中不可或缺的环节，也是很多开发者容易忽视却又至关重要的部分。

评分☆☆☆☆☆

这本《深入理解Linux驱动程序设计》，我拿到手后，第一感觉就是“专业”。它不是那种市面上常见的、浅尝辄止的科普读物，而是实打实地想把Linux驱动设计的方方面面都给剖析透彻。我最看重的一点是，这本书似乎能从一个非常底层、非常基础的视角来讲解，而不是停留在API的调用层面。我希望它能带我走进Linux内核的源码世界，让我看到驱动程序是如何注册、如何响应中断、如何进行内存管理，以及它在整个系统调度链条中的位置。光是想想那些涉及到内核模块的加载与卸载、设备文件的创建与管理、以及与用户空间通信的各种机制，我就觉得这套书的内容量绝对是惊人的。而且，看书名就知道了，它强调的是“深入理解”，这意味着它不会回避那些复杂难懂的技术细节，反而会花大量的篇幅去解释清楚。我个人觉得，对于想要真正成为一名合格的Linux驱动工程师的人来说，这种深度是必不可少的。我希望这本书能像一位经验丰富的导师，手把手地教我，让我不仅学会“怎么做”，更能明白“为什么这样做”，最终培养出独立分析和解决问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本《深入理解Linux驱动程序设计》给我的感觉，不仅仅是一本技术书籍，更像是一份对Linux系统底层运作的深度探索之旅。我一直对Linux内核的模块化设计、多层次的抽象以及它如何实现硬件无关性感到好奇。这本书的名字就表明它将带领读者进入这个复杂而迷人的世界，去揭示驱动程序是如何与内核深度集成，又是如何扮演连接硬件与操作系统的桥梁角色的。我尤其关注书中关于如何编写健壮、高效且可移植的驱动程序的指导。这意味着它不仅仅会教你如何写代码，更会教你如何思考，如何设计，如何规避潜在的陷阱。从我个人的经验来看，写出能工作的驱动程序是一回事，但写出真正高质量、易于维护、并且能够适应不同硬件平台的驱动程序，则需要更深厚的功底。我期望书中能够分享一些实用的开发技巧、调试方法，以及一些关于驱动程序生命周期管理的最佳实践。如果它能帮助我建立起一套完整的驱动开发流程和质量保障体系，那将是对我职业生涯的一次巨大提升。

评分☆☆☆☆☆

很薄的书

评分☆☆☆☆☆

深入理解Linux驱动程序设计

评分☆☆☆☆☆

买了还没细看，粗看感觉不容易看懂。

评分☆☆☆☆☆

还可以

评分☆☆☆☆☆

不错

评分☆☆☆☆☆

作为入门书来看足够了，等待仔细拜读后再做具体评价