深入理解Linux内核:调度、内存与I/O全解析

一、课程介绍：

本课程面向从事Linux 内核开发、应用开发和性能调优的工程师，旨在帮助工程师深入了解 Linux 的底层工作原理。课程内容涵盖以下方面：系统中的 CPU、内存和 I/O 资源如何被进程和线程使用，多核环境下的进程调度算法，应用程序内存占用的底层机制，以及 I/O（文件系统、swap 交换）与内存管理系统的协作方式。通过本课程，学员不仅能够为 Linux开发奠定扎实基础，还能深入掌握 Linux 性能瓶颈和优化的底层逻辑。

本课程语言通俗，讲师授课风格生动趣味性强，全程“说人话”不死板，力求以生活化地表达，带领学员理解复杂的Linux内核原理，走进精彩的Linux世界。

二、主办单位：

北京中际孚歌科技有限公司

北京中际赛威文化发展有限公司

三、主讲专家：

宋老师，知名嵌入式系统专家，Linux布道者，畅销书《Linux设备驱动开发详解:基于Linux4.0内核》作者，曾为思科、阿尔卡特、朗讯、华为、意法半导体、富士施乐、代傲电子、飞利浦、南瑞、宝信、美国国家仪器、ABB等知名企业提供嵌入式Linux企业培训和技术服务，受到企业广泛好评。活跃于 Linux社区，累计给Linux主线贡献400+个补丁，是给Linux官方内核贡献代码最多的华人之一。

四、研修时间：

2026年3月27 –28日 （两天授课）

五、研修地点：上海

六、培训对象：

Linux开发者；使用Linux，在Linux上从事开发工作的工程师。

七、课程形式：

1、为保证内容的时效性，本课程的讲解和实验基于最新的Linux 6.13内核。

2、课程讲授和学员动手实验并重，课程会设置约30个上机实验。

3、通过讲解和讨论来学习概念、方法和原理。为加深和促进了解，学员要单独或分组完成课堂练习。

八、课程大纲

第一章   Linux进程篇

1、进程是资源容器，线程才是调度单元

2、进程和线程都是kernel_clone生出来的

3、写时拷贝是一个子女成家立业的故事

4、针对files、fs和signal的广义“写时拷贝”

5、只运行在内核态的线程——内核线程

6、进程和线程的工作、睡眠和死亡

7、进程变形记 ——exec函数族

8、调度类和runqueue

9、实时RT调度类

10、截止期限DL调度类

11、公平调度类：CFS

12、公平调度类的延伸：EEVDF

13、可编程EXT调度类

14、多核负载均衡

15、从多核亲缘wake_affine

16、CLUSTER和NUMA调度

17、CPU超线程 SMT调度

18、组调度

19、调度与抢占时机

20、实时Linux内核

21、进程调度的一些profiling工具

第二章   Linux内存篇

1、MMU硬件原理与分页机制

2、RWX权限、kernel/user权限

3、zone

4、buddy内存分配算法

5、page和folio

6、连续内存分配器CMA

7、slab/kmalloc/vmalloc

8、用户空间malloc/free与内核关系

9、内存泄露的原理与分析工具

10、内存耗尽、OOM

11、VMA, vss/rss/pss/uss

12、文件folio与page cache

13、匿名folio与swap

14、内存回收, active/inactive LRU和MGLRU

15、kswapd和direct reclaim

16、large folios与THP/mTHP

17、HugeTLB

18、dma-buf和system heap

19、NUMA下内存管理

20、内存与cgroup

21、memory剖析工具

第三章   Linux I/O和文件系统篇

1、I/O模型：阻塞、非阻塞、多路复用、signal I/O、aio

2、C10问题

3、文件系统的实现原理:superblock, inode, block

4、符号链接 vs 硬链接

5、文件系统一致性

6、文件系统日志

7、page cache支持large folios

8、iomap

9、文件读写全流程：file, iomap, address_pace等

10、I/O与cgroup

11、I/O调度

12、I/O剖析工具

九、咨询及相关事宜：

未尽事宜及其他，可以通过下方联系方式进行沟通

13001966238 孙老师

备注：Linux内核精解