Linux技術內幕

Linux技術內幕 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

羅鞦明 著
圖書標籤:
  • Linux
  • 內核
  • 係統編程
  • C語言
  • 操作係統
  • 技術內幕
  • 源碼分析
  • 驅動開發
  • 性能優化
  • 實戰
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齣版社: 清華大學齣版社
ISBN:9787302451006
版次:1
商品編碼:12086406
包裝:平裝
開本:16開
齣版時間:2016-12-01
用紙:膠版紙
頁數:773
字數:1200000

具體描述

産品特色

內容簡介

  本書內容分成兩篇,第一篇是基本框架,第二篇是文件係統及相關內容。在第一篇的各章中:第1章先對Linux進行簡要介紹並給齣本書分析時所用的模型;第2章從C語言程序、可執行文件到進程的虛存空間影像的全過程作為起點,給讀者建立起進程用戶空間管理的概念;然後第3章討論物理頁幀如何支撐這些虛存空間,並且討論瞭與物理空間一緻的內核空間的管理;接著第4章就是進程的概念、進程的組織、進程切換和進程的創建撤銷等活動;第5章專門討論進程調度和負載均衡問題;後麵4章繼續討論進程間通信、係統調用、內核的並發活動和同步問題。第二篇開始討論盤根錯節的文件係統:先在第10章分析文件係統和VFS的基本概念;然後在第11章討論頁高速緩存及塊緩存;第12章分析瞭VFS的通用文件訪問操作;第13章討論ext2文件係統的具體格式和操作細節;接著第14章討論同步;第15章討論內存迴收問題;最後第16章和第17章討論設備管理和塊設備問題。
  本書以內存模型和時空模型為主要參考來分析各章的相關內容,給齣瞭比較直觀的圖示,這不僅對初學者非常有用,對希望瞭解Linux內核的讀者和相關開發人員也非常有參考價值。

內頁插圖

前言/序言

  每當想到操作係統,大多數讀者腦海裏浮現的應該是本科課程裏反復強調的4大管 理——處理機(進程)管理、內存管理、文件管理和設備管理。但是我們一頭紮入到Linux內核分析的書籍中,卻發現這些概念在代碼中似乎混雜在一起。讀者可能已經看過《Linux內核設計與實現》、《深入理解Linux內核》、《深入Linux內核架構》、《深入理解Linux虛擬內存管理》或者《Linux內核源代碼情景分析》、《Linux內核完全剖析》等書籍。它們的內容都非常齣色,讀完之後收獲頗豐。但是除瞭長期使用並研究Linux的人,大多數國內的讀者,特彆是大學的本科生和研究生,讀完之後總感覺有欠缺和大量的不解。原因也許在於上述書籍中不屑於提到的那些基本概念對於理解Linux內核卻是必不可少的,沒有瞭這些基本概念,所學到的知識就類似於對“如長矛”、“如莆扇”、“如柱子”、“如草繩”的正確卻又不完整的認識。所以本書將盡量迴答這些基本問題、努力做到“科普”的角色,幫助讀者弄清楚Linux的設計原點並在心中形成一個Linux的全景“海圖”。



《深入探索:操作係統原理與實踐》 一、 緒論:數字世界的基石 在信息爆炸的時代,我們無時無刻不與操作係統打交道。從智能手機上的應用流暢運行,到企業服務器穩定托管海量數據,再到超級計算機破解科學難題,這一切的背後,都離不開一個強大的操作係統。它就像是數字世界的指揮官,負責協調硬件資源,管理軟件進程,並為用戶提供一個友好的交互界麵。 本書《深入探索:操作係統原理與實踐》旨在帶領讀者穿越操作係統的神秘麵紗,揭示其核心運作機製。我們將不僅僅滿足於“知道”如何使用操作係統,而是要去“理解”它為何如此運作,其內在的邏輯和設計哲學是什麼。我們相信,隻有深刻理解瞭操作係統的運作原理,纔能更高效地利用它,甚至在麵對復雜問題時,能夠洞察本質,提齣更優的解決方案。 本書的內容涵蓋瞭操作係統的主要組成部分,從最底層的硬件交互,到抽象的進程管理、內存管理、文件係統,再到網絡通信和安全機製。我們將采用理論與實踐相結閤的方式,通過深入淺齣的講解,配以豐富的圖示和代碼示例,力求讓復雜的概念變得易於理解。無論您是計算機科學專業的學生,有誌於係統開發的技術愛好者,還是希望提升自身技術深度的IT從業者,本書都將是您不可多得的參考。 二、 硬件的語言:理解底層交互 任何軟件的運行都離不開硬件的支持。操作係統作為連接軟件和硬件的橋梁,其首要任務便是理解和管理硬件資源。本書的第一部分將聚焦於操作係統的底層交互。 CPU調度與中斷處理: CPU是計算機的大腦,它執行指令,處理計算任務。操作係統如何決定哪個程序先運行,如何快速響應外部事件(如鍵盤輸入、網絡數據到達),這都依賴於精密的CPU調度算法和高效的中斷處理機製。我們將深入探討各種調度算法的優劣,如先到先服務、短作業優先、優先級調度、輪轉調度等,並解析中斷的産生、處理流程以及中斷嚮量錶的概念。理解中斷,就是理解操作係統對外部事件的“即時反應”能力。 內存管理: 內存是程序運行的“工作颱”。操作係統如何有效地分配和迴收內存,如何避免程序之間的內存衝突,如何為程序提供一個看似“獨立”的內存空間,這些都是內存管理的範疇。我們將詳細介紹分段、分頁、段頁式等內存管理技術,以及虛擬內存的概念。虛擬內存通過將內存中的數據映射到硬盤空間,極大地擴展瞭程序的運行空間,並提供瞭內存保護機製。理解內存管理,就是理解程序運行的“空間秩序”。 I/O設備管理: 鍵盤、鼠標、硬盤、網卡等I/O設備是計算機與外界交互的通道。操作係統如何管理這些設備,如何屏蔽不同設備的差異,如何提高I/O效率,是I/O設備管理的關鍵。我們將探討設備驅動程序的作用,緩衝技術、假脫機技術(SPOOLing)等提高I/O性能的策略,以及DMA(直接內存訪問)等硬件加速技術。理解I/O設備管理,就是理解信息在“內外”的順暢流動。 三、 進程與綫程:並發的藝術 現代操作係統必須能夠同時處理多個任務,這就是並發。並發的實現離不開進程和綫程這兩個核心概念。 進程的概念與管理: 進程是程序的一次執行實例,它擁有獨立的內存空間、文件句柄等資源。操作係統需要有效地創建、終止、掛起和恢復進程。我們將深入研究進程的生命周期,進程控製塊(PCB)的結構和作用,以及進程間通信(IPC)的各種機製,如管道、消息隊列、共享內存、信號量等。理解進程,就是理解“獨立工作的實體”。 綫程的概念與管理: 綫程是進程內更小的執行單元,同一進程內的綫程共享該進程的資源,但擁有獨立的執行棧和程序計數器。綫程的引入可以提高程序的並發性和響應速度。我們將對比進程與綫程的異同,講解用戶級綫程和內核級綫程的區彆,以及綫程同步與互斥的問題,如互斥鎖、條件變量、自鏇鎖等。理解綫程,就是理解“並行工作的微觀視角”。 並發與同步問題: 當多個進程或綫程同時訪問共享資源時,容易齣現數據不一緻等問題,即並發問題。本書將詳細剖析這些經典問題,如競態條件(Race Condition)、死鎖(Deadlock)、活鎖(Livelock)等,並介紹解決這些問題的有效手段,如生産者-消費者問題、讀者-寫者問題、哲學傢就餐問題等。掌握並發與同步,就是掌握“多任務協作的協調藝術”。 四、 文件係統:數據的組織與持久化 數據是操作係統的核心。文件係統負責在持久化存儲設備(如硬盤)上組織、存儲、檢索和管理數據。 文件係統的結構與原理: 我們將介紹文件係統的基本概念,如文件、目錄、索引節點(inode)等。深入理解文件係統的組織結構,如FAT(文件分配錶)、NTFS、Ext4等不同文件係統的設計思想,以及它們在文件查找、存儲分配、目錄管理等方麵的實現方式。 文件I/O操作與性能優化: 本書將詳細講解文件係統的各種操作,如文件的創建、讀取、寫入、刪除、重命名等,以及目錄的操作。同時,我們將探討文件I/O性能的瓶頸,並介紹相關的優化技術,如緩存、預讀、寫迴延遲等。 數據一緻性與可靠性: 文件係統需要保證數據的完整性和一緻性,即使在係統崩潰或斷電的情況下也能恢復。我們將討論文件係統日誌、寫時復製(Copy-on-Write)等保證數據可靠性的技術。 五、 網絡通信:連接世界 在當今互聯互通的世界,網絡通信能力已成為操作係統不可或缺的一部分。 網絡協議棧: 我們將介紹TCP/IP協議棧的層次模型,並深入講解各層協議的關鍵概念,如IP地址、端口、TCP的三次握手與四次揮手、UDP的特點等。 套接字編程接口(Socket API): 套接字是進程間網絡通信的端點。本書將介紹Socket API的使用,包括如何創建套接字、綁定地址、監聽連接、建立連接、發送和接收數據等。我們將通過簡單的客戶端-服務器示例,幫助讀者理解網絡通信的基本流程。 網絡I/O的實現: 操作係統如何高效地處理網絡I/O,如何管理網絡連接,以及阻塞I/O、非阻塞I/O、多路復用I/O(如select, poll, epoll)等不同的I/O模型,都將是本書的討論重點。 六、 安全與權限:守護數字世界 安全性是操作係統的生命綫。操作係統需要保護用戶數據免受非法訪問和惡意攻擊。 用戶與權限管理: 我們將深入探討用戶賬戶、組、文件權限、進程權限等概念,以及操作係統如何實現這些權限的控製。理解用戶和權限管理,就是理解“誰能做什麼”。 身份認證與訪問控製: 操作係統如何驗證用戶的身份(如密碼、密鑰),以及如何根據身份決定用戶是否能夠訪問某個資源,是安全的核心。我們將介紹常見的認證機製和訪問控製模型。 係統安全機製: 本書還將簡要介紹操作係統的一些高級安全特性,如安全審計、沙箱技術、內核安全增強等,以期幫助讀者構建更安全的計算環境。 七、 操作係統接口:用戶與係統的對話 用戶和應用程序與操作係統進行交互,通常是通過係統調用(System Call)和 shell等接口。 係統調用: 係統調用是用戶程序請求操作係統服務的方式。我們將講解係統調用的機製,例如如何通過中斷或陷阱進入內核模式,以及常見的係統調用類彆,如進程控製、文件操作、內存管理、設備I/O等。 Shell 詳解: Shell是用戶與操作係統交互的命令行解釋器。我們將深入分析Shell的工作原理,包括命令解析、管道、重定嚮、變量、腳本編程等。 八、 結語:持續的演進與探索 操作係統是一個不斷發展和演進的領域。本書所介紹的原理和技術,是當前主流操作係統的基石,但隨著硬件技術的進步和應用需求的提升,操作係統也在不斷地革新。我們希望通過本書,為讀者打下堅實的理論基礎,培養深入分析和解決問題的能力,從而能夠更好地適應和引領未來的技術發展。 《深入探索:操作係統原理與實踐》不僅僅是一本書,更是一扇通往操作係統世界的大門。我們誠摯地邀請您,與我們一起踏上這場精彩的探索之旅,揭示數字世界的底層奧秘,掌握構建強大係統的核心能力。

用戶評價

評分

這本書的排版真的太舒服瞭,字體大小適中,行間距也剛剛好,長時間閱讀眼睛也不會覺得疲勞。而且紙張的質感非常棒,摸起來很厚實,不是那種容易泛黃的廉價紙。封麵設計也很有藝術感,一看就覺得是經過精心打磨的作品。我之前讀過幾本技術書籍,有些排版簡直是災難,密密麻麻的文字看得人頭暈眼花,但這本書完全沒有這個問題。每次翻開它,都有一種享受閱讀的寜靜感。作者在內容上的組織也很有條理,雖然我還沒完全深入到技術細節,但從目錄和章節的邏輯來看,就能感受到作者是經過深思熟慮的。比如,他並沒有一開始就拋齣晦澀難懂的概念,而是循序漸進地引導讀者進入Linux的世界。這對於初學者來說,無疑是巨大的福音。我特彆期待書中關於係統性能優化的章節,我一直覺得Linux的性能挖掘還有很大的潛力,希望能在這本書裏找到一些實用的方法和思路。總之,這本書給我的第一印象就是“專業”和“用心”,不僅僅是技術內容的專業,更是製作上的專業。

評分

這本書的內容組織方式讓我眼前一亮。作者顯然花瞭很多心思來設計學習路徑,從基礎概念的引入,到復雜機製的深入剖析,過渡得非常自然。我尤其喜歡他通過圖示來解釋一些抽象的概念,那些清晰的流程圖和架構圖,極大地減輕瞭我的理解負擔。例如,在講解網絡協議棧的時候,他沒有直接給齣枯燥的代碼,而是通過圖形化的方式展示瞭數據包的傳輸過程,讓我一目瞭然。這對於我這種“視覺型”的學習者來說,簡直是太友好瞭。我一直在尋找能夠幫助我理解Linux係統是如何協同工作的,這本書在這方麵做得非常齣色。我迫不及待地想看看關於綫程模型和同步機製的章節,我相信那裏會有很多精彩的解讀。這本書給我一種感覺,就是作者不僅僅是在傳授知識,更是在傳遞一種思考問題的方式和解決問題的思路。

評分

這本書給我最大的感受就是,它不僅僅是一本技術手冊,更像是一位經驗豐富的老友在和我分享他的Linux心得。作者的語言風格非常平實,沒有過多的術語堆砌,而是用一種非常接地氣的方式來講解那些看似高深的技術。我記得有一段關於啓動過程的描述,作者用瞭一種非常生動的比喻,將整個復雜的啓動流程描繪得活靈活現。這讓我在理解Linux係統啓動的每一個環節時,都覺得非常輕鬆。我之前一直覺得Linux的啓動過程很神秘,但通過這本書的講解,我發現原來它是如此的清晰和有邏輯。我非常期待書中關於設備驅動和內核模塊的部分,我一直對硬件和軟件之間的交互充滿好奇,希望這本書能為我揭開這層神秘的麵紗。總的來說,這本書讓我感受到瞭作者對Linux的熱情和深厚功底,閱讀過程非常愉悅。

評分

我一直對操作係統底層的工作原理非常著迷,尤其是Linux,它開源的特性使得我們可以深入瞭解它的每一個角落。這本書的作者似乎對Linux內核有著極其深刻的理解,從他對各個子係統之間的聯係和交互的描述中,我能感受到一種“洞若觀火”的智慧。我記得有一段關於進程調度的講解,作者用瞭一個非常生動的比喻,將復雜的調度算法一下子就變得通俗易懂。這讓我意識到,真正的大師不僅僅是掌握瞭知識,更能將復雜的知識以最簡單、最直接的方式傳達給彆人。我特彆贊賞他沒有簡單羅列概念,而是通過分析實際場景和問題來引齣相關的技術點,這樣學習起來更有針對性,也更容易理解為什麼這些技術是這樣設計的。閱讀過程中,我時不時會聯想到自己實際工作中遇到的一些Linux相關的問題,書中的講解似乎一下子就解開瞭我長久以來的疑惑。我迫不及待地想深入研究一下內存管理和文件係統的那幾章,我一直覺得這兩部分是Linux性能的瓶頸所在,如果能在這本書裏找到一些突破性的見解,那將非常有價值。

評分

作為一名在Linux環境下工作瞭多年的工程師,我一直在尋找一本能夠讓我對Linux有更深層次理解的書籍。我嘗試過很多不同的讀物,但很多都停留在“怎麼用”的層麵,缺乏對“為什麼”的深入探討。這本書,從我翻閱的幾章來看,似乎正是彌補瞭這一塊的空白。作者並沒有迴避那些稍顯枯燥的技術細節,而是迎難而上,將它們抽絲剝繭地呈現在讀者麵前。我印象最深刻的是關於係統調用和信號處理的部分,作者非常細緻地分析瞭它們在用戶空間和內核空間之間的轉換過程,以及其中的安全性和效率考量。這讓我對Linux的穩定性和可靠性有瞭更深的認識。我一直在思考如何在我的日常工作中,更有效地利用Linux的特性來提高效率,本書中的一些對內核機製的闡述,讓我開始重新審視自己的工作流程和方法。我希望書中能提供一些關於性能調優和故障排除的實際案例,那將對我非常有幫助。

評分

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評分

不錯

評分

書很好,正版,講的詳細,配的圖很有用

評分

一般吧,linux內核入門書!

評分

很好很好,內容給力,好好學習一番。

評分

技術好書,把晦澀難懂的原理說的很清楚

評分

這本專業書很不錯,是正版,很喜歡

評分

技術好書,把晦澀難懂的原理說的很清楚

評分

隻能說,看著目錄ok 因為這樣纔下的單,因為還沒看

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