Linux开发工具箱：项目开发的最有效途径
第1章 开源工具的下载和安装 1
1.1 简介 1
1.2 什么是开放源码 2
1.3 开放源码的意义 2
1.3.1 搜索工具 2
1.3.2 版本格式 3
1.4 存档文件 4
1.4.1 识别存档文件 5
1.4.2 查询存档文件 6
1.4.3 提取存档文件 9
1.5 认识软件包管理器 10
1.5.1 源代码或二进制格式的选择 11
1.5.2 使用软件包 12
1.6 关于安全性和软件包 13
1.6.1 验证的必要性 14
1.6.2 软件包的基本认证 14
1.6.3 数字签名的软件包验证机制 15
1.6.4 RPM格式的GPG签名 16
1.6.5 何时不能验证软件包 19
1.7 检查软件包目录 20
1.7.1 查看软件包 20
1.7.2 深入理解RPM软件包 22
1.7.3 深入理解Debian软件包 23
1.8 软件包更新 25
1.8.1 Apt：高级软件包工具 26
1.8.2 Yum： Yellowdog修订版更新 26
1.8.3 Synaptic： The GUI Front End For Apt 27
1.8.4 up2date：Red Hat软件包更新 28
1.9 小结 29
1.9.1 本章用到的工具 29
1.9.2 网络资源 29
第2章 从源代码构建 31
2.1 简介 31
2.2 构建工具 32
2.2.1 背景知识 32
2.2.2 make工具 34
2.2.3 程序的链接 52
2.2.4 深入理解库 53
2.3 创建过程 57
2.3.1 GNU构建工具 57
2.3.2 配置阶段 57
2.3.3 构建阶段：make 59
2.3.4 安装阶段：make install 60
2.4 理解错误和警告 60
2.4.1 常见的Makefile错误 61
2.4.2 配置阶段的错误 63
2.4.3 创建阶段的错误 64
2.4.4 理解编译器错误 66
2.4.5 理解编译器警告信息 68
2.4.6 理解链接器错误 76
2.5 小结 77
2.5.1 本章用到的工具 77
2.5.2 网络资源 78
第3章 查找帮助 79
3.1 简介 79
3.2 在线帮助工具 80
3.2.1 man页面 80
3.2.2 man结构 81
3.2.3 查找man 页面：apropos 82
3.2.4 查找正确的man 页面：whatis 84
3.2.5 在man页面中查找 85
3.2.6 一些推荐的man页面 86
3.2.7 GNU info 88
3.2.8 浏览info页面 88
3.2.9 查找info页面 90
3.2.10 推荐info页面 91
3.2.11 桌面帮助工具 91
3.3 其他 92
3.3.1 /usr/share/doc 92
3.3.2 交叉引用和索引 93
3.3.3 查询软件包 94
3.4 文件格式 95
3.4.1 TeX/LaTtex/DVI 95
3.4.2 Texinfo 96
3.4.3 DoCbook 96
3.4.4 HTML 97
3.4.5 PostScript 98
3.4.6 便携式文件格式( PDF ) 99
3.4.7 troff 100
3.5 来自互联网的信息 100
3.5.1 www.gnu.org 100
3.5.2 sourceforge.net 101
3.5.3 Linux文件项目 101
3.5.4 Usenet(世界性的新闻组网络系统) 102
3.5.5 邮件列表 102
3.5.6 其他论坛 102
3.6 查找Linux内核信息 103
3.6.1 内核构建 103
3.6.2 内核模块 105
3.6.3 混杂(miscellaneous)文件 106
3.7 小结 106
3.7.1 本章用到的工具 106
3.7.2 在线资源 106
第4章 编辑和保存源文件 109
4.1 简介 109
4.2 文本编辑器 110
4.2.1 默认编辑器 111
4.2.2 在文本编辑器中查找 111
4.2.3 vi和Emacs 113
4.2.4 Vim：vi扩展 113
4.2.5 Emacs 130
4.2.6 反对复制品 137
4.2.7 GUI文本编辑器 139
4.2.8 内存使用率 144
4.2.9 编辑器概述 145
4.3 版本控制 145
4.3.1 版本控制基础 145
4.3.2 定义版本控制的术语 147
4.3.3 支持工具 148
4.3.4 diff和patch简介 149
4.3.5 检查和合并更改 152
4.4 源代码的优化器和浏览器 157
4.4.1 缩进代码优化器 158
4.4.2 Astyle风格 160
4.4.3 用cflow分析代码 160
4.4.4 用ctags分析代码 163
4.4.5 用cscope浏览代码 163
4.4.6 用Doxygen浏览和记录代码 164
4.4.7 使用编译器分析代码 165
4.5 小结 167
4.5.1 本章用到的工具 168
4.5.2 参考资料 168
4.5.3 在线资源 168
第5章 开发者必备内核知识 171
5.1 简介 171
5.2 用户模式与内核模式 172
5.2.1 系统调用 173
5.2.2 用户空间与内核空间的数据传送 175
5.3 进程调度程序 175
5.3.1 初识调度 176
5.3.2 阻塞，抢先占有和放弃 177
5.3.3 调度的优先与公平 178
5.3.4 优先权和Nice值 182
5.3.5 实时优先权 183
5.3.6 创建实时进程 185
5.3.7 进程状态 186
5.3.8 时间度量 190
5.4 设备和设备驱动程序 198
5.4.1 设备驱动程序的类型 199
5.4.2 内核模块 200
5.4.3 设备节点 201
5.4.4 设备和输入/输出 210
5.5 I/O调度程序 217
5.5.1 Linus电梯式调度(aka noop) 218
5.5.2 I/O调度程序的截止时间 219
5.5.3 先占I/O 调度程序 219
5.5.4 完整的公平地排队I/O调度程序 219
5.5.5 选择一个I/O 调度程序 219
5.6 用户空间的内存管理 220
5.6.1 虚拟内存的解释 220
5.6.2 内存耗尽 232
5.7 小结 241
5.7.1 本章用到的工具 241
5.7.2 本章讨论的APIs 242
5.7.3 在线资源 242
5.7.4 参考资料 242
第6章 进程 243
6.1 简介 243
6.2 进程的产生 243
6.2.1 fork 和vfork 244
6.2.2 写拷贝 244
6.2.3 clone 245
6.3 exec函数 245
6.3.1 可执行脚本 246
6.3.2 可执行目标文件 248
6.3.3 二进制文件 248
6.4 wait实现进程同步 250
6.5 进程的内存占用 252
6.5.1 文件描述符 254
6.5.2 堆栈 259
6.5.3 常驻内存和固定内存 260
6.6 设定进程限制 260
6.7 进程和procfs 263
6.8 进程管理工具 265
6.8.1 通过ps命令显示进程信息 265
6.8.2 使用formats增加进程信息 267
6.8.3 查找名中带有ps和pgrep的进程 269
6.8.4 利用pmap查看进程使用的空间 269
6.8.5 通过名字发送信号给进程 271
6.9 小结 271
6.9.1 系统调用和本章用到的API 272
6.9.2 本章用到的工具 272
6.9.3 在线资源 272
第7章 进程通信 273
7.1 简介 273
7.2 使用纯文本文件的IPC 274
7.2.1 文件加锁 279
7.2.2 使用文件进行IPC的缺点 279
7.3 共享内存 279
7.3.1 POSIX共享内存API 280
7.3.2 System V共享内存API 283
7.4 信号 286
7.4.1 向进程发送信号 286
7.4.2 信号处理 287
7.4.3 信号掩码和信号处理 288
7.4.4 实时信号 291
7.4.5 具有sigqueue和sigaction的高级信号 293
7.5 管道 295
7.6 套接字 296
7.6.1 创建套接字 296
7.6.2 使用socketpair的本地套接字示例 298
7.6.3 使用本地套接字的客户端/服务器端示例 300
7.6.4 使用网络套接字的客户端/服务器端示例 305
7.7 消息队列 305
7.7.1 System V消息队列 306
7.7.2 POSIX消息队列 309
7.7.3 POSIX与System V的消息队列的区别 314
7.8 信号量 314
7.8.1 POSIX信号量使用的API 318
7.8.2 System V 信号量使用的API 321
7.9 小结 323
7.9.1 本章中用到的系统调用和API 323
7.9.2 参考资料 325
7.9.3 在线资源 325
第8章 使用shell命令调试IPC 327
8.1 简介 327
8.2 打开文件时用到的工具 327
8.2.1 lsof 328
8.2.2 fuser 329
8.2.3 ls 330
8.2.4 file 330
8.2.5 stat 330
8.3 查看文件中的数据 331
8.3.1 字符串命令 334
8.3.2 xxd 命令 334
8.3.3 hexdump 命令 335
8.3.4 od 命令 336
8.4 用于V IPC系统的内核工具 337
8.4.1 V系统共享内存 337
8.4.2 V系统消息队列 340
8.4.3 V系统的信号量 340
8.5 POSIX IPC用到的工具 341
8.5.1 POSIX共享内存 342
8.5.2 POSIX消息队列 342
8.5.3 POSIX 信号量 343
8.6 信号用到的工具 344
8.7 管道和套接字用到的工具 346
8.7.1 管道和FIFO 346
8.7.2 套接字 347
8.8 使用索引识别文件和IPC对象 349
8.9 小结 351
8.9.1 本章用到的工具 351
8.9.2 在线资源 351
第9章 性能优化 353
9.1 简介 353
9.2 系统性能 353
9.2.1 内存问题 354
9.2.2 CPU利用率和总线冲突 363
9.2.3 设备和中断 365
9.2.4 查找系统性能问题的工具 371
9.3 应用程序性能 377
9.3.1 计时命令的第一步 378
9.3.2 x86info处理器结构 379
9.3.3 使用Valgrind检查指令效率 382
9.3.4 ltrace简介 385
9.3.5 使用strace监视程序性能 387
9.3.6 传统性能优化工具：gcov和gprof 388
9.3.7 OProfile简介 394
9.4 多处理器平台 400
9.4.1 SMP硬件的类型 400
9.4.2 SMP机上的编程实现 404
9.5 小结 406
9.5.1 本章介绍的基本性能 406
9.5.2 本章介绍的专业术语 406
9.5.3 本章用到的工具 406
9.5.4 在线资源 407
9.5.5 参考资料 407
第10章 调试 409
10.1 简介 409
10.2 最基本的调试工具：printf 410
10.2.1 使用printf存在的问题 410
10.2.2 有效地使用printf 414
10.2.3 关于printf调试工具的结束语 421
10.3 GNU下最好用的调试器：gdb 422
10.3.1 使用gdb运行代码 423
10.3.2 停止和重新执行 424
10.3.3 检查和管理数据 432
10.3.4 使用gdb连接正在运行的进程 441
10.3.5 调试内核文件 442
10.3.6 使用gdb进行多线程调试 445
10.3.7 调试优化的代码 446
10.4 调试共享对象 449
10.4.1 使用共享对象的时间和原因 449
10.4.2 创建共享对象 449
10.4.3 定位共享对象 450
10.4.4 覆盖默认共享目标的位置 451
10.4.5 共享对象的安全问题 451
10.4.6 共享对象使用的工具 452
10.5 查找内存问题 454
10.5.1 两次释放 454
10.5.2 内存泄露 455
10.5.3 缓冲区溢出 455
10.5.4 glibc工具 457
10.5.5 使用valgrind调试内存 460
10.5.6 使用Electric Fence检测内存泄漏 465
10.6 非常规技术 467
10.6.1 创建自己的黑匣子 467
10.6.2 获取运行时的堆栈轨迹 470
10.6.3 强制内核转储 471
10.6.4 使用信号 473
10.6.5 使用procfs调试 473
10.7 小结 475
10.7.1 本章用到的工具 476
10.7.2 在线资源 476
10.7.3 参考资料 476
1.1 简介 1
1.2 什么是开放源码 2
1.3 开放源码的意义 2
1.3.1 搜索工具 2
1.3.2 版本格式 3
1.4 存档文件 4
1.4.1 识别存档文件 5
1.4.2 查询存档文件 6
1.4.3 提取存档文件 9
1.5 认识软件包管理器 10
1.5.1 源代码或二进制格式的选择 11
1.5.2 使用软件包 12
1.6 关于安全性和软件包 13
1.6.1 验证的必要性 14
1.6.2 软件包的基本认证 14
1.6.3 数字签名的软件包验证机制 15
1.6.4 RPM格式的GPG签名 16
1.6.5 何时不能验证软件包 19
1.7 检查软件包目录 20
1.7.1 查看软件包 20
1.7.2 深入理解RPM软件包 22
1.7.3 深入理解Debian软件包 23
1.8 软件包更新 25
1.8.1 Apt：高级软件包工具 26
1.8.2 Yum： Yellowdog修订版更新 26
1.8.3 Synaptic： The GUI Front End For Apt 27
1.8.4 up2date：Red Hat软件包更新 28
1.9 小结 29
1.9.1 本章用到的工具 29
1.9.2 网络资源 29
第2章 从源代码构建 31
2.1 简介 31
2.2 构建工具 32
2.2.1 背景知识 32
2.2.2 make工具 34
2.2.3 程序的链接 52
2.2.4 深入理解库 53
2.3 创建过程 57
2.3.1 GNU构建工具 57
2.3.2 配置阶段 57
2.3.3 构建阶段：make 59
2.3.4 安装阶段：make install 60
2.4 理解错误和警告 60
2.4.1 常见的Makefile错误 61
2.4.2 配置阶段的错误 63
2.4.3 创建阶段的错误 64
2.4.4 理解编译器错误 66
2.4.5 理解编译器警告信息 68
2.4.6 理解链接器错误 76
2.5 小结 77
2.5.1 本章用到的工具 77
2.5.2 网络资源 78
第3章 查找帮助 79
3.1 简介 79
3.2 在线帮助工具 80
3.2.1 man页面 80
3.2.2 man结构 81
3.2.3 查找man 页面：apropos 82
3.2.4 查找正确的man 页面：whatis 84
3.2.5 在man页面中查找 85
3.2.6 一些推荐的man页面 86
3.2.7 GNU info 88
3.2.8 浏览info页面 88
3.2.9 查找info页面 90
3.2.10 推荐info页面 91
3.2.11 桌面帮助工具 91
3.3 其他 92
3.3.1 /usr/share/doc 92
3.3.2 交叉引用和索引 93
3.3.3 查询软件包 94
3.4 文件格式 95
3.4.1 TeX/LaTtex/DVI 95
3.4.2 Texinfo 96
3.4.3 DoCbook 96
3.4.4 HTML 97
3.4.5 PostScript 98
3.4.6 便携式文件格式( PDF ) 99
3.4.7 troff 100
3.5 来自互联网的信息 100
3.5.1 www.gnu.org 100
3.5.2 sourceforge.net 101
3.5.3 Linux文件项目 101
3.5.4 Usenet(世界性的新闻组网络系统) 102
3.5.5 邮件列表 102
3.5.6 其他论坛 102
3.6 查找Linux内核信息 103
3.6.1 内核构建 103
3.6.2 内核模块 105
3.6.3 混杂(miscellaneous)文件 106
3.7 小结 106
3.7.1 本章用到的工具 106
3.7.2 在线资源 106
第4章 编辑和保存源文件 109
4.1 简介 109
4.2 文本编辑器 110
4.2.1 默认编辑器 111
4.2.2 在文本编辑器中查找 111
4.2.3 vi和Emacs 113
4.2.4 Vim：vi扩展 113
4.2.5 Emacs 130
4.2.6 反对复制品 137
4.2.7 GUI文本编辑器 139
4.2.8 内存使用率 144
4.2.9 编辑器概述 145
4.3 版本控制 145
4.3.1 版本控制基础 145
4.3.2 定义版本控制的术语 147
4.3.3 支持工具 148
4.3.4 diff和patch简介 149
4.3.5 检查和合并更改 152
4.4 源代码的优化器和浏览器 157
4.4.1 缩进代码优化器 158
4.4.2 Astyle风格 160
4.4.3 用cflow分析代码 160
4.4.4 用ctags分析代码 163
4.4.5 用cscope浏览代码 163
4.4.6 用Doxygen浏览和记录代码 164
4.4.7 使用编译器分析代码 165
4.5 小结 167
4.5.1 本章用到的工具 168
4.5.2 参考资料 168
4.5.3 在线资源 168
第5章 开发者必备内核知识 171
5.1 简介 171
5.2 用户模式与内核模式 172
5.2.1 系统调用 173
5.2.2 用户空间与内核空间的数据传送 175
5.3 进程调度程序 175
5.3.1 初识调度 176
5.3.2 阻塞，抢先占有和放弃 177
5.3.3 调度的优先与公平 178
5.3.4 优先权和Nice值 182
5.3.5 实时优先权 183
5.3.6 创建实时进程 185
5.3.7 进程状态 186
5.3.8 时间度量 190
5.4 设备和设备驱动程序 198
5.4.1 设备驱动程序的类型 199
5.4.2 内核模块 200
5.4.3 设备节点 201
5.4.4 设备和输入/输出 210
5.5 I/O调度程序 217
5.5.1 Linus电梯式调度(aka noop) 218
5.5.2 I/O调度程序的截止时间 219
5.5.3 先占I/O 调度程序 219
5.5.4 完整的公平地排队I/O调度程序 219
5.5.5 选择一个I/O 调度程序 219
5.6 用户空间的内存管理 220
5.6.1 虚拟内存的解释 220
5.6.2 内存耗尽 232
5.7 小结 241
5.7.1 本章用到的工具 241
5.7.2 本章讨论的APIs 242
5.7.3 在线资源 242
5.7.4 参考资料 242
第6章 进程 243
6.1 简介 243
6.2 进程的产生 243
6.2.1 fork 和vfork 244
6.2.2 写拷贝 244
6.2.3 clone 245
6.3 exec函数 245
6.3.1 可执行脚本 246
6.3.2 可执行目标文件 248
6.3.3 二进制文件 248
6.4 wait实现进程同步 250
6.5 进程的内存占用 252
6.5.1 文件描述符 254
6.5.2 堆栈 259
6.5.3 常驻内存和固定内存 260
6.6 设定进程限制 260
6.7 进程和procfs 263
6.8 进程管理工具 265
6.8.1 通过ps命令显示进程信息 265
6.8.2 使用formats增加进程信息 267
6.8.3 查找名中带有ps和pgrep的进程 269
6.8.4 利用pmap查看进程使用的空间 269
6.8.5 通过名字发送信号给进程 271
6.9 小结 271
6.9.1 系统调用和本章用到的API 272
6.9.2 本章用到的工具 272
6.9.3 在线资源 272
第7章 进程通信 273
7.1 简介 273
7.2 使用纯文本文件的IPC 274
7.2.1 文件加锁 279
7.2.2 使用文件进行IPC的缺点 279
7.3 共享内存 279
7.3.1 POSIX共享内存API 280
7.3.2 System V共享内存API 283
7.4 信号 286
7.4.1 向进程发送信号 286
7.4.2 信号处理 287
7.4.3 信号掩码和信号处理 288
7.4.4 实时信号 291
7.4.5 具有sigqueue和sigaction的高级信号 293
7.5 管道 295
7.6 套接字 296
7.6.1 创建套接字 296
7.6.2 使用socketpair的本地套接字示例 298
7.6.3 使用本地套接字的客户端/服务器端示例 300
7.6.4 使用网络套接字的客户端/服务器端示例 305
7.7 消息队列 305
7.7.1 System V消息队列 306
7.7.2 POSIX消息队列 309
7.7.3 POSIX与System V的消息队列的区别 314
7.8 信号量 314
7.8.1 POSIX信号量使用的API 318
7.8.2 System V 信号量使用的API 321
7.9 小结 323
7.9.1 本章中用到的系统调用和API 323
7.9.2 参考资料 325
7.9.3 在线资源 325
第8章 使用shell命令调试IPC 327
8.1 简介 327
8.2 打开文件时用到的工具 327
8.2.1 lsof 328
8.2.2 fuser 329
8.2.3 ls 330
8.2.4 file 330
8.2.5 stat 330
8.3 查看文件中的数据 331
8.3.1 字符串命令 334
8.3.2 xxd 命令 334
8.3.3 hexdump 命令 335
8.3.4 od 命令 336
8.4 用于V IPC系统的内核工具 337
8.4.1 V系统共享内存 337
8.4.2 V系统消息队列 340
8.4.3 V系统的信号量 340
8.5 POSIX IPC用到的工具 341
8.5.1 POSIX共享内存 342
8.5.2 POSIX消息队列 342
8.5.3 POSIX 信号量 343
8.6 信号用到的工具 344
8.7 管道和套接字用到的工具 346
8.7.1 管道和FIFO 346
8.7.2 套接字 347
8.8 使用索引识别文件和IPC对象 349
8.9 小结 351
8.9.1 本章用到的工具 351
8.9.2 在线资源 351
第9章 性能优化 353
9.1 简介 353
9.2 系统性能 353
9.2.1 内存问题 354
9.2.2 CPU利用率和总线冲突 363
9.2.3 设备和中断 365
9.2.4 查找系统性能问题的工具 371
9.3 应用程序性能 377
9.3.1 计时命令的第一步 378
9.3.2 x86info处理器结构 379
9.3.3 使用Valgrind检查指令效率 382
9.3.4 ltrace简介 385
9.3.5 使用strace监视程序性能 387
9.3.6 传统性能优化工具：gcov和gprof 388
9.3.7 OProfile简介 394
9.4 多处理器平台 400
9.4.1 SMP硬件的类型 400
9.4.2 SMP机上的编程实现 404
9.5 小结 406
9.5.1 本章介绍的基本性能 406
9.5.2 本章介绍的专业术语 406
9.5.3 本章用到的工具 406
9.5.4 在线资源 407
9.5.5 参考资料 407
第10章 调试 409
10.1 简介 409
10.2 最基本的调试工具：printf 410
10.2.1 使用printf存在的问题 410
10.2.2 有效地使用printf 414
10.2.3 关于printf调试工具的结束语 421
10.3 GNU下最好用的调试器：gdb 422
10.3.1 使用gdb运行代码 423
10.3.2 停止和重新执行 424
10.3.3 检查和管理数据 432
10.3.4 使用gdb连接正在运行的进程 441
10.3.5 调试内核文件 442
10.3.6 使用gdb进行多线程调试 445
10.3.7 调试优化的代码 446
10.4 调试共享对象 449
10.4.1 使用共享对象的时间和原因 449
10.4.2 创建共享对象 449
10.4.3 定位共享对象 450
10.4.4 覆盖默认共享目标的位置 451
10.4.5 共享对象的安全问题 451
10.4.6 共享对象使用的工具 452
10.5 查找内存问题 454
10.5.1 两次释放 454
10.5.2 内存泄露 455
10.5.3 缓冲区溢出 455
10.5.4 glibc工具 457
10.5.5 使用valgrind调试内存 460
10.5.6 使用Electric Fence检测内存泄漏 465
10.6 非常规技术 467
10.6.1 创建自己的黑匣子 467
10.6.2 获取运行时的堆栈轨迹 470
10.6.3 强制内核转储 471
10.6.4 使用信号 473
10.6.5 使用procfs调试 473
10.7 小结 475
10.7.1 本章用到的工具 476
10.7.2 在线资源 476
10.7.3 参考资料 476
John Fusco是GE Healthcare的一名软件开发人员，专门编写Linux应用程序和设备驱动程序。他在Unix软件行业有十多年的工作经验，从内核2.0版本就开始开发Linux应用程序。他曾为Embedded Systems Programming和Linux Journal撰写文章。
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最后，作者介绍了可以提高软件性能的工具；解释了如今市面上的多芯CPU的内在原理，并演示了如何从这些系统中获取最佳性能；以及介绍了在各种环境下调试代码的工具和技术。
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