OS X與iOS內(nèi)核編程

第1章　操作系統(tǒng)原理　　1
1.1 　操作系統(tǒng)的作用　　3
1.2 　進程管理　　3
1.3 　進程地址空間　　4
1.4 　操作系統(tǒng)服務　　5
1.5 　虛擬內(nèi)存　　6
1.6 　調(diào)度　　8
1.7 　硬件和驅(qū)動程序　　9
1.8 　小結(jié)　　11
第2章　Mac OS X和iOS　　12
2.1 　XNU內(nèi)核　　17
2.1.1 　內(nèi)核擴展（KEXT）　　18
2.1.2 　Mach　　18
2.1.3 　BSD層　　27
2.1.4 　I/O Kit　　29
2.2 　小結(jié)　　31
第3章　Xcode和內(nèi)核開發(fā)環(huán)境　　32
3.1 　語言的選擇：C++　　32
3.2 　Xcode　　33
3.3 　“Hello World”內(nèi)核擴展　　34
3.4 　加載和卸載內(nèi)核擴展　　37
3.5 　使用控制臺查看輸出　　39
3.6 　小結(jié)　　40
第4章　I/O Kit框架　　41
4.1 　I/O Kit 模型　　41
4.2 　對象關(guān)系　　43
4.3 　Info.plist文件　　43
4.3.1 　驅(qū)動程序類　　46
4.3.2 　IORegistryExplorer　　50
4.4 　內(nèi)核庫：libkern　　52
4.4.1 　OSObject　　52
4.4.2 　容器類　　54
4.5 　小結(jié)　　56
第5章　應用程序與驅(qū)動程序的交互　　57
5.1 　I/O Kit框架　　58
5.2 　查找驅(qū)動程序　　58
5.3 　觀察設備移除　　63
5.4 　修改設備驅(qū)動程序?qū)傩浴　?5
5.5 　基于狀態(tài)的交互　　68
5.6 　驅(qū)動程序的通知　　79
5.7 　小結(jié)　　83
第6章　內(nèi)存管理　　84
6.1 　內(nèi)存類型　　84
6.1.1 　CPU物理地址　　85
6.1.2 　總線物理地址　　85
6.1.3 　用戶和內(nèi)核虛擬地址　　85
6.1.4 　內(nèi)存順序：大端序和小端序　　86
6.1.5 　32位和64位內(nèi)存尋址　　87
6.2 　內(nèi)存分配　　88
6.2.1 　底層分配機制　　89
6.2.2 　Mach內(nèi)存域分配器　　89
6.2.3 　kalloc家族　　89
6.2.4 　BSD中的內(nèi)存分配　　90
6.2.5 　I/O Kit內(nèi)存分配　　91
6.2.6 　使用C++的new操作符分配內(nèi)存　　92
6.3 　內(nèi)存描述符　　92
6.3.1 　IOBufferMemoryDescriptor　　94
6.3.2 　其他的內(nèi)存描述符　　95
6.4 　映射內(nèi)存　　95
6.4.1 　用戶空間任務到內(nèi)核空間的內(nèi)存映射　　95
6.4.2 　IOMemoryMap類　　97
6.4.3 　內(nèi)核到用戶空間任務的內(nèi)存映射　　98
6.4.4 　將內(nèi)存映射到指定的用戶空間任務　　99
6.4.5 　物理地址映射　　100
6.5 　小結(jié)　　101
第7章　同步和線程　　102
7.1 　同步原語　　102
7.2 　原子操作　　104
7.3 　鎖　　107
7.3.1 　自旋鎖　　107
7.3.2 　互斥　　109
7.3.3 　條件變量　　110
7.3.4 　讀/寫互斥　　112
7.4 　同步異步事件：工作環(huán)　　113
7.4.1 　IOCommandGate　　115
7.4.2 　定時器　　116
7.4.3 　釋放工作環(huán)　　117
7.5 　內(nèi)核線程　　118
7.6 　小結(jié)　　119
第8章　USB　　120
8.1 　USB體系結(jié)構(gòu)　　120
8.1.1 　USB傳輸速度　　122
8.1.2 　主機控制器　　123
8.1.3 　USB協(xié)議　　124
8.1.4 　端點　　126
8.1.5 　USB描述符　　126
8.1.6 　USB設備類　　127
8.2 　I/O Kit USB支持　　128
8.2.1 　USB設備和驅(qū)動程序處理　　129
8.2.2 　加載USB驅(qū)動程序　　130
8.2.3 　USB Prober　　132
8.2.4 　驅(qū)動程序示例：USB大容量存儲器設備驅(qū)動程序　　133
8.2.5 　驅(qū)動程序啟動　　138
8.2.6 　處理設備移除　　138
8.2.7 　枚舉接口　　139
8.2.8 　枚舉端點　　140
8.2.9 　執(zhí)行設備請求　　141
8.2.10 　執(zhí)行批量端點和中斷端點的I/O　　144
8.3 　小結(jié)　　147
第9章　PCI Express和Thunderbolt　　148
9.1 　I/O Kit中的PCI　　150
9.1.1 　匹配和加載驅(qū)動程序　　151
9.1.2 　驅(qū)動程序示例：一個簡單的PCI驅(qū)動程序　　154
9.1.3 　訪問配置空間寄存器　　156
9.1.4 　PCI I/O內(nèi)存區(qū)　　158
9.1.5 　處理設備移除　　161
9.2 　中斷　　162
9.2.1 　I/O Kit中斷機制　　163
9.2.2 　注冊接收中斷　　164
9.2.3 　啟用MSI　　166
9.2.4 　處理主中斷　　166
9.2.5 　處理二級中斷　　168
9.3 　直接內(nèi)存訪問　　168
9.3.1 　將物理地址轉(zhuǎn)換為總線地址　　170
9.3.2 　為DMA準備內(nèi)存　　171
9.3.3 　建立分散/聚集列表　　172
9.3.4 　IODMACommand類　　173
9.4 　小結(jié)　　175
第10章　電源管理　　177
10.1 　響應電源狀態(tài)改變　　179
10.2 　請求電源狀態(tài)改變　　184
10.3 　處理設備空閑　　185
10.4 　觀察設備電源狀態(tài)改變　　186
10.5 　匯總　　187
10.6 　小結(jié)　　191
第11章　串行端口驅(qū)動程序　　192
11.1 　Mac OS X串行端口體系結(jié)構(gòu)概覽　　192
11.2 　串行端口驅(qū)動程序　　194
11.3 　實現(xiàn)IOSerialDriverSync類　　197
11.4 　串行端口狀態(tài)　　200
11.5 　串行端口事件　　204
11.6 　串行數(shù)據(jù)傳輸　　207
11.7 　從用戶空間訪問串行端口　　211
11.8 　小結(jié)　　214
第12章　音頻驅(qū)動程序　　215
12.1 　數(shù)字音頻和音頻設備簡介　　215
12.2 　Core Audio　　217
12.3 　I/O Kit音頻支持　　218
12.4 　實現(xiàn)一個音頻驅(qū)動程序　　219
12.4.1 　驅(qū)動程序和硬件初始化　　221
12.4.2 　注冊音頻控制　　223
12.4.3 　實現(xiàn)音頻引擎　　225
12.4.4 　 I/O引擎初始化　　226
12.4.5 　其他的音頻引擎功能　　235
12.5 　小結(jié)　　236
第13章　網(wǎng)絡　　238
13.1 　網(wǎng)絡內(nèi)核擴展　　242
13.1.1 　內(nèi)核控制KPI　　242
13.1.2 　套接字過濾器　　242
13.1.3 　因特網(wǎng)協(xié)議過濾器　　250
13.1.4 　接口過濾器　　255
13.2 　調(diào)試和測試網(wǎng)絡擴展　　258
13.3 　I/O Kit中的網(wǎng)絡　　259
13.3.1 　構(gòu)建簡單以太網(wǎng)控制器驅(qū)動程序　　261
13.3.2 　MyEthernetDriver設計　　262
13.3.3 　驅(qū)動程序初始化和啟動　　264
13.3.4 　介質(zhì)和狀態(tài)選擇　　266
13.3.5 　配置設備硬件地址　　268
13.3.6 　啟用和禁用設備　　268
13.3.7 　傳輸網(wǎng)絡分組　　270
13.3.8 　接收分組　　271
13.3.9 　對MyEthernetDriver進行測試　　274
13.4 　小結(jié)　　276
第14章　存儲系統(tǒng)　　277
14.1 　傳輸層驅(qū)動程序　　278
14.2 　IOBlockStorageDevice接口　　279
14.3 　構(gòu)建RAM磁盤設備　　282
14.4 　分區(qū)規(guī)則　　292
14.4.1 　實現(xiàn)一個示例分區(qū)規(guī)則　　293
14.4.2 　媒介內(nèi)容線索屬性　　300
14.5 　媒介過濾器驅(qū)動程序　　300
14.5.1 　加密過濾器規(guī)則示例　　302
14.5.2 　創(chuàng)建一個自定義GUID分區(qū)表　　306
14.6 　小結(jié)　　308
第15章　用戶空間USB驅(qū)動程序　　310
15.1 　背景　　310
15.2 　IOUSBLib框架　　311
15.3 　處理異步操作　　315
15.4 　IOUSBDeviceInterface類　　316
15.5 　IOUSBInterfaceInterface類　　320
15.5.1 　屬性方法　　321
15.5.2 　端點數(shù)據(jù)傳輸方法　　322
15.5.3 　低延遲同步傳輸　　328
15.6 　小結(jié)　　330
第16章　調(diào)試　　331
16.1 　常見的問題類型　　331
16.2 　內(nèi)核恐慌　　332
16.3 　調(diào)試機制　　333
16.3.1 　啟動時修復崩潰　　335
16.3.2 　采用IOLog()追蹤　　335
16.3.3 　輸出棧跟蹤　　336
16.3.4 　通過FireWire遠程跟蹤　　337
16.3.5 　遠程內(nèi)核核心轉(zhuǎn)儲　　339
16.3.6 　KDB　　340
16.3.7 　通過以太網(wǎng)或FireWire使用GDB遠程調(diào)試　　340
16.3.8 　實時調(diào)試運行的內(nèi)核　　344
16.3.9 　使用虛擬機調(diào)試　　344
16.3.10 　在內(nèi)核中使用GDB調(diào)試　　344
16.3.11 　使用Activity Monitor診斷掛起進程　　354
16.3.12 　查找內(nèi)存和資源泄漏　　355
16.4 　小結(jié)　　356
第17章　高級內(nèi)核編程　　357
17.1 　內(nèi)核中的SSE和浮點　　357
17.2 　多功能驅(qū)動程序　　358
17.3 　編寫I/O Kit族　　358
17.4 　內(nèi)核控制KPI　　359
17.4.1 　內(nèi)核控制注冊　　361
17.4.2 　客戶端連接　　362
17.4.3 　獲取和設置選項　　363
17.4.4 　從用戶空間訪問內(nèi)核控制　　364
17.5 　內(nèi)核中的進程處理　　365
17.6 　加載資源　　366
17.7 　KEXT資源之外的內(nèi)容　　367
17.8 　內(nèi)核驅(qū)動程序通知　　368
17.9 　小結(jié)　　371
第18章　部署　　372
18.1 　安裝和加載內(nèi)核擴展　　372
18.2 　加載首選項和設置　　374
18.3 　內(nèi)核擴展的版本管理　　375
18.4 　測試和品質(zhì)保證　　375
18.5 　打包KEXT和軟件　　376
18.5.1 　構(gòu)建Hello World內(nèi)核擴展安裝包　　378
18.5.2 　將內(nèi)容添加至安裝包　　378
18.5.3 　配置安裝包　　379
18.5.4 　構(gòu)建安裝包　　382
18.5.5 　卸載安裝包　　383
18.6 　小結(jié)　　383
索引　　385