花了将近 1 个半月的时间，写了大概 30 篇实质性的 Linux 0.11 内核笔记。这过程说实话真的很辛苦，不过收获也是很大！
记得我在前言曾提到“随着学习的深入，越来越发现不得不去了解和学习下 Linux 内核，要不这些零碎的知识无法串在一起、也无法让自己的知识体系更加完整”。虽然现在离自成体系还是很远，不过多多少少在往这个方向上迈了一步。
通过这次学习，才发现操作系统有多么地复杂，即使 Linux 0.11 还是一个只有约 2 万行代码且跟现代操作系统相比稍微简单的系统。真的特别佩服 Linus 在 1991 年就写出了这么复杂又很棒的操作系统。真是天才！
在这学习过程中，特别参考了《Linux 内核设计的艺术》（第 2 版）和《Linux 内核完全注释》（修正版 V3.0）两本书。尤其是前者写的真是不错，逻辑很强，有很多的分析，这是比后者好的地方。不过后者有详细的代码注释和背景知识介绍。这两本书是互补的，一起对照着看是再好不过的了。
more >>之前在学习内核的时候，清楚时钟中断的重要性，但所参考的书籍貌似都不大重视这一个，所以也就没有好好研究一下。今天想好好研究一下的缘由在于毕业论文所参考的一篇论文涉及到了时钟中断服务程序 do_timer。这篇文章名叫 OS support for detecting Trojan circuit attacks，作者是 Gedare Bloom、Bhagirath Narahar 和 Rahul Simha。
下边我们就先来看看这篇文章所涉及到的时钟中断部分。
硬件木马研究是我个人的硕士毕业论文方向。硬件木马跟软件木马类似，是指对电子电路或设计的恶意修改，从而导致电子设备的异常运行。鉴于硬件木马对集成电路所造成的巨大威胁，我们需要对其进行检测或者防御。而文章 OS support for detecting Trojan circuit attacks所涉及的就是对硬件木马的实时（Run-time）检测。其中，跟时钟中断相关的是针对拒绝服务攻击（Denial of Service, DoS）的实时监测。
拒绝服务攻击具体指的是对 CPU（Central Processing Unit）的攻击。为了检测这种攻击，作者提出了如下图所示的系统架构。作者假定操作系统和管家电路（Guard）是可信的。其中，作者使用的操作系统是 Linux，每 1ms 就会发生一次时钟中断，且该中断服务程序是与平台无关的 do_timer 函数。作者通过修改该函数，在每一个时钟中断发生时向该管家电路发送一个心跳（Liveness）。另外，管家电路的时钟，会在系统发生时钟中断时，与 CPU 的时钟同步。当管家电路在收到操作系统发给它的心跳后，会设置其看门狗定时器的值为一个随机值，开始倒数。
当 CPU 被硬件木马攻击而导致挂起（也即拒绝服务）时，CPU 不再响应系统时钟中断，意味着管家电路的时钟不会被同步，也意味着看门狗定时器的值也不会被重置。这样，当看门狗定时器值递减为 0 时，管家电路就认为CPU没有正常工作、遭受了拒绝服务攻击，这时管家电路可以对 CPU 进行复位或者告诉用户。
Linux 0.11 实现的 malloc 函数实际上分配的是内核程序所用的内存，而不是用户程序的，因为源码中找不到类似系统调用 malloc 的代码。在 Linux 0.98 后，为了不与用户程序使用的 malloc 相混淆，将内核使用的 malloc 函数改名为 kmalloc（free_s 改名为 kfree_s）。
对于 malloc 函数，malloc.c 文件开头的注释其实解释的很清晰：
more >>
- malloc.c — a general purpose kernel memory allocator for Linux.
- Written by Theodore Ts’o (tytso@mit.edu), 11/29/91
- This routine is written to be as fast as possible, so that it can be called from the interrupt level.
- Limitations: maximum size of memory we can allocate using this routine is 4k, the size of a page in Linux.
- The general game plan is that each page (called a bucket) will only hold objects of a given size. When all of the object on a page are released, the page can be returned to the general free pool. When malloc() is called, it looks for the smallest bucket size which will fulfill its request, and allocate a piece of memory from that bucket pool.
- Each bucket has as its control block a bucket descriptor which keeps track of how many objects are in use on that page, and the free list for that page. Like the buckets themselves, bucket descriptors are stored on pages requested from get_free_page(). However, unlike buckets, pages devoted to bucket descriptor pages are never released back to the system. Fortunately, a system should probably only need 1 or 2 bucket descriptor pages, since a page can hold 256 bucket descriptors (which corresponds to 1 megabyte worth of bucket pages.) If the kernel is using that much allocated memory, it’s probably doing something wrong. :-)
- Note: malloc() and free() both call get_free_page() and free_page() in sections of code where interrupts are turned off, to allow malloc() and free() to be safely called from an interrupt routine. (We will probably need this functionality when networking code, particularily things like NFS, is added to Linux.) However, this presumes that get_free_page() and free_page() are interrupt-level safe, which they may not be once paging is added. If this is the case, we will need to modify malloc() to keep a few unused pages “pre-allocated” so that it can safely draw upon those pages if it is called from an interrupt routine.
- Another concern is that get_free_page() should not sleep; if it does, the code is carefully ordered so as to avoid any race conditions. The catch is that if malloc() is called re-entrantly, there is a chance that unecessary pages will be grabbed from the system. Except for the pages for the bucket descriptor page, the extra pages will eventually get released back to the system, though, so it isn’t all that bad.
除了前一博文 Linux 内核学习笔记：进程通信之“管道”介绍的管道，Linux 0.11 支持的进程通信方式还有信号。
按照《Linux 内核设计的艺术》，信号机制是 Linux 0.11 为进程提供的一套“局部的类中断机制”，即在进程执行的过程中，如果系统发现某个进程接收到了信号，就暂时打断进程的执行，转而去执行该进程的信号处理程序，处理完毕后，再从进程被打断处继续执行。
下边我们先来看一下信号相关的基础知识。
在进程描述符 task_struct 中，有 3 个字段是跟信号相关的：
1 | // include/linux/sched.h ----------------------- |
Linux 0.11 支持的进程通信方式只有管道和信号。这篇文章只关注前者。
每个管道允许两个进程交互数据，一个进程向管道写入数据，一个进程从管道读出数据。如下图所示：
图片来源：《Linux 内核设计的艺术》
操作系统在内存中为每个管道开辟一页内存，给这一页赋予了文件的属性。这一页内存由两个进程共享，但不会分配给任何进程，只由内核掌控。
从技术上看，管道就是一页内存，但进程要以操作文件的方式对其进行操作，这就要求这页内存具备一些文件属性并减少页属性。
具备一些文件属性表现为，创建管道相当于创建一个文件，如进程 task_struct 中 *filp[20] 和 file_table[64] 挂接、新建 i 节点、file_table[64] 和文件 i 节点挂接等工作要在创建管道过程中完成，最终使进程只要知道自己在操作管道类型的文件就可以了，其他的都不用关心。
减少页属性表现为，这页内存毕竟要当作一个文件使用，进程不能像访问自己用户空间的数据一样访问它，不能映射到进程的线性地址空间内。另外，两个进程操作这个页面，一个读一个写，也不能产生页写保护异常吧页面另复制一份，否则无法共享管道。
缺失模块。
1、请确保node版本大于6.2
2、在博客根目录（注意不是yilia根目录）执行以下命令：
npm i hexo-generator-json-content --save
3、在根目录_config.yml里添加配置：
jsonContent:
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