Linux 操作系统原理与应用（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈莉君等 著 著

图书标签:

• Linux
• 操作系统
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• 系统编程
• Unix
• 命令行
• 技术
• 计算机科学

店铺： 蓝墨水图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302278368

商品编码：1685306195

包装：平装

开本：16

出版时间：2012-02-01

内容简介

内容简介

本书是Linux内核及动手实践的入门教程。在庞大的Linux内核中，选取·基本的内容——进程管理、中断、内存管理、系统调用、内核同步、文件系统、I/O设备管理等进行阐述。从原理出发，基于Linux内核源代码但又不局限于代码，分析原理如何落实到代码，并通过简单有效的实例说明如何调用Linux内核提供的函数进行内核级程序的开发。主要章节给出了具有实用价值的小型应用，从而让读者在实践中加深对原理的理解和应用能力。本书对于希望深入Linux操作系统内部、阅读Linux内核源代码以及进行内核级程序开发的读者具有较高的参考价值。本书可作为高等院校计算机相关专业的本科生、研究生的教材，Linux应用开发人员、嵌入式系统开发人员等均可从本书中获益。

《深入理解 Linux 内核：从汇编到系统调用》（第二版） 引言 在信息技术飞速发展的今天，Linux 操作系统以其开源、稳定、高效的特性，广泛应用于服务器、嵌入式设备、桌面系统乃至超级计算机等各个领域。而要真正掌握 Linux 的力量，理解其底层原理是不可或缺的关键。本书《深入理解 Linux 内核：从汇编到系统调用》（第二版）正是为希望深入探究 Linux 操作系统精髓的读者量身打造。它不仅仅是一本介绍 Linux 命令和基本用法的教程，更是一次对操作系统核心机制的深度剖析，旨在带领读者循序渐进地理解 Linux 内核是如何工作的，以及应用程序是如何与内核进行交互的。 本书第二版在第一版的基础上，进行了全面的更新和修订，力求与当前主流的 Linux 内核版本保持同步，并引入了更多最新的技术概念和实践案例。我们深入分析了现代多处理器环境下的内核同步机制，探讨了在 NUMA（Non-Uniform Memory Access）架构下内存管理的新挑战，并增加了对容器技术和虚拟化技术中涉及的关键内核特性的介绍。同时，为了更好地服务于不同层次的读者，我们对某些复杂概念进行了更清晰的梳理和更详尽的阐述，并在代码示例和实验部分做了精心的优化，使其更具可操作性和指导意义。 本书的目标读者 初级到中级 Linux 用户： 那些已经掌握了 Linux 基本命令和常用工具，但渴望了解其背后运行机制，希望提升系统管理和故障排除能力的读者。 系统管理员与运维工程师： 需要深入理解系统性能瓶颈，优化系统配置，并能快速诊断和解决复杂系统问题的专业人士。 软件开发者： 期望编写更高效、更健壮的系统级程序，理解多线程、进程间通信、文件 I/O 等底层细节，从而更好地利用操作系统资源，以及为并发和分布式系统开发打下坚实基础的开发者。 计算机科学专业学生与研究人员： 对操作系统原理有浓厚兴趣，希望将理论知识与实际代码相结合，加深对操作系统课程学习理解的学生，以及进行相关领域研究的研究人员。 嵌入式系统开发者： 需要深入了解嵌入式 Linux 的启动过程、内存管理、设备驱动模型等，以便更好地裁剪和优化系统，满足特定硬件需求的开发者。 本书特色与亮点 1. 全面而深入的内核剖析： 本书以 Linux 内核为核心，从最底层的汇编语言引导过程开始，逐步深入到进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动、网络协议栈等各个关键模块。我们不回避复杂的细节，而是通过清晰的逻辑和图示，将复杂的内核工作流程可视化，帮助读者建立起对整个内核架构的宏观认识。 2. 从汇编到系统调用的桥梁： 理解应用程序如何与内核交互是掌握 Linux 的关键。本书详细讲解了系统调用在用户空间和内核空间之间的转换过程，分析了常见系统调用的实现机制，并演示了如何通过 `strace` 等工具来观察和分析系统调用的行为，从而揭示应用程序与操作系统之间的“对话”过程。 3. 代码驱动的深度学习： 本书大量引用和分析了 Linux 内核的源代码片段，并提供了与讲解内容紧密相关的 C 语言示例代码。通过阅读和运行这些代码，读者可以亲身体验内核的设计理念和实现细节，将抽象的概念具象化，从而达到事半功倍的学习效果。 4. 现代内核特性的聚焦： 针对当前 Linux 内核的发展趋势，本书重点介绍了多处理器同步机制（如自旋锁、信号量、互斥体）、进程调度算法的演进、先进的内存管理技术（如 slab 分配器、伙伴系统）、健壮的文件系统（如 ext4、XFS）以及高性能的网络协议栈。 5. 实践导向的案例分析： 书中包含丰富的实际操作示例和问题分析，例如如何通过内核参数优化系统性能，如何使用 `perf` 和 `ftrace` 等工具进行性能分析和调试，以及如何理解和处理常见的系统死锁或性能瓶颈问题。 6. 循序渐进的结构设计： 全书的章节安排经过精心设计，从最基础的引导过程开始，逐步深入到更复杂的模块。每个章节都建立在前一章节的基础上，确保读者能够在一个清晰的逻辑框架内进行学习，避免了知识点的碎片化。 7. 图文并茂的解释： 大量精心绘制的流程图、数据结构图和架构图，将抽象的内核概念和工作流程直观地呈现出来，极大地提升了可读性和理解效率。 本书内容梗概 第一部分：Linux 内核基础与引导过程 第一章：Linux 内核概览 Linux 操作系统的历史与发展 内核与用户空间的划分 内核的模块化设计与动态加载 Linux 内核的开发模式与社区 第二章：CPU 架构与汇编语言入门 x86/x86-64 架构概述 汇编语言基础：寄存器、指令、寻址模式 与内核相关的汇编指令 第三章：Linux 内核的引导过程 BIOS/UEFI 启动流程 Bootloader（GRUB）的作用 内核镜像的加载与初始化 早期初始化阶段：硬件检测、内存初始化、中断初始化 init 进程的启动 第二部分：进程管理与调度 第四章：进程与线程的概念 进程的定义、状态与PCB（Process Control Block） 线程模型：用户线程与内核线程 进程与线程的创建与销毁 进程间通信（IPC）的基本原理 第五章：Linux 进程调度器 调度器的作用与目标 CFS（Completely Fair Scheduler）算法详解 实时调度策略（SCHED_FIFO, SCHED_RR） 多处理器调度与 NUMA 调度 进程优先级与 nice 值 第三部分：内存管理 第六章：物理内存管理 内存的物理地址与虚拟地址 分页机制与页表 MMU（Memory Management Unit）的作用 伙伴系统（Buddy System）内存分配器 Slab 分配器与对象缓存 第七章：虚拟内存管理 进程地址空间布局 内存映射（mmap）机制 匿名映射与文件映射 缺页中断（Page Fault）的处理 内存回收策略（LRU, Clock 算法） 第八章：NUMA 架构下的内存管理 NUMA 架构的原理与挑战 节点、内存策略与 NUMA-aware 调度 内存分配的 NUMA 意识 第四部分：文件系统与 I/O 第九章：Linux 文件系统概述 文件系统层次结构标准（FHS） 文件、目录与 inode 超级块（Superblock）与文件系统元数据 常见文件系统介绍（Ext4, XFS, Btrfs） 第十章：VFS（Virtual File System） VFS 的作用与接口 超级块操作、inode 操作、文件操作、目录操作 文件系统的挂载与卸载 第十一章：块 I/O 子系统 块设备的抽象 I/O 调度器（CFQ, Deadline, NOOP） 请求队列与块 I/O 的处理流程 DMA（Direct Memory Access） 第五部分：系统调用与用户空间交互 第十二章：系统调用的机制 用户空间与内核空间的切换 系统调用接口（syscall） 系统调用表与陷阱（Trap） 常见系统调用分析（fork, execve, open, read, write, close, exit） 第十三章：进程间通信（IPC）深入 管道（Pipe） System V IPC（共享内存，消息队列，信号量） POSIX IPC（POSIX 消息队列，POSIX 共享内存，POSIX 信号量） Socket 通信 第十四章：信号与异常处理 信号的概念、类型与处理机制 信号的发送与接收 异常处理与中断 第六部分：设备驱动与内核模块 第十五章：设备驱动模型 字符设备、块设备、网络设备 设备文件与 /dev 目录 Linux 设备模型（Device Model） 总线、设备、驱动的绑定 第十六章：Linux 内核模块（LKM） 内核模块的作用与优点 模块的编译与加载/卸载 模块间的依赖与版本控制 常用内核模块接口 第七部分：系统性能与调试 第十七章：性能分析工具 `top`, `htop` 等系统监控工具 `vmstat`, `iostat`, `mpstat` 等性能统计工具 `perf`：性能事件采样与分析 `ftrace`：内核跟踪与函数图 第十八章：内核调试技巧 `printk` 调试 内核日志（klogd, syslog） GDB 与 KGDB/KDB DTrace/SystemTap（简介） 第八部分：现代 Linux 内核特性 第十九章：并发与同步机制 并发问题的产生 原子操作 自旋锁（Spinlock） 信号量（Semaphore） 互斥体（Mutex） 读写锁（Rwlock） 顺序锁（Seqlock） 第二十章：容器与虚拟化技术中的内核支持 Cgroups：资源控制与隔离 Namespace：进程环境隔离 KVM/QEMU 简介 虚拟化对内核带来的挑战 结语 《深入理解 Linux 内核：从汇编到系统调用》（第二版）旨在为读者提供一条清晰的学习路径，从宏观架构到微观细节，全面深入地展现 Linux 操作系统的精髓。通过对本书的学习，我们希望读者能够不仅知其然，更知其所以然，能够更自信地驾驭 Linux 系统，更高效地开发应用程序，并为更高级的系统研究与开发奠定坚实的基础。我们相信，对 Linux 内核的深入理解，将为您的技术生涯带来无限的可能。

评分☆☆☆☆☆

对于想要提升 Linux 系统调优和故障排查能力的同学来说，这本书绝对是你的“救星”！我之前遇到过一些棘手的系统性能问题，查阅了各种资料都收效甚微，直到我翻开这本书。书中关于进程调度、 I/O 优化、网络参数配置的讲解，简直是“干货满满”。我学会了如何使用 `top`、`htop`、`vmstat`、`iostat` 等工具来分析系统瓶颈，并且理解了这些工具背后所反映的系统原理。书中还详细介绍了如何通过修改 `/etc/sysctl.conf` 文件来优化系统参数，比如调整 TCP/IP 栈的缓冲区大小，这对我解决网络延迟问题起到了关键作用。我印象最深刻的是关于内存泄漏的排查方法，作者提供了一套完整的排查思路和工具链，让我以后再遇到类似问题时，不再束手无策。这本书的实用性真的太强了，让我感觉自己像一个经验丰富的系统管理员一样，能够从容应对各种复杂的系统挑战。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的写作风格非常吸引人。作者的语言幽默风趣，时不时还会穿插一些行业内的趣闻轶事，让原本严肃的技术内容变得生动有趣。我最喜欢的是它在讲解系统调用时，没有直接给出枯燥的 API 列表，而是通过一个一个实际的场景，比如“我要打开一个文件”、“我要创建一个进程”，来引导我们去理解为什么需要这些系统调用，以及它们是如何工作的。这种“问题驱动”的学习方式，让我更容易将抽象的概念与实际应用联系起来，学习起来也更有动力。而且，书中对一些“坑”的处理也做得非常到位，作者会提前预警一些常见的错误操作，并给出规避的方法，这为我节省了大量的调试时间。读这本书的过程，就像在和一个经验丰富的导师交流，他不仅传授你知识，还会分享他的经验和教训，让你少走弯路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计非常巧妙，循序渐进，让我这个Linux新手也能轻松上手。从最基础的 shell 命令和文件管理，到后面深入的内核模块和驱动开发，整个知识体系搭建得非常完整。我尤其欣赏作者在讲解文件系统时，没有停留在概念层面，而是深入剖析了 ext4 的日志机制和 inode 的结构，这让我对文件的读写过程有了更深刻的理解。另外，书中的“动手实践”环节设计得太棒了！每一个章节后面都有相应的练习题，而且很多题目都很有挑战性，需要我独立思考和查阅资料才能解决，这极大地锻炼了我的问题解决能力。我记得有一个题目是让我编写一个简单的 shell 脚本来监控系统资源使用情况，在这个过程中，我学习到了很多关于 `/proc` 文件系统的知识，非常有成就感。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种能力的培养，它让我从一个被动接受者变成了一个主动的学习者。

评分☆☆☆☆☆

哇，这本书真是太棒了！我一直对 Linux 系统底层原理很感兴趣，但又觉得很多资料过于理论化，读起来枯燥乏味。这本书简直是为我量身定做的！它不仅深入浅出地讲解了 Linux 的核心概念，比如进程管理、内存管理、文件系统等等，还用大量生动的例子和实际操作来演示。我特别喜欢它在讲解虚拟内存的部分，作者用了一个非常形象的比喻，让我一下子就理解了内存分页和交换的概念，这之前我可是琢磨了好久都没弄明白。而且，书中的代码示例非常实用，我可以直接复制粘贴到我的 Linux 环境中运行，边学边练，感觉进步神速。书中对一些高级主题的介绍也非常到位，比如多线程同步、网络编程相关的系统调用等等，这些都是我工作中经常会遇到的问题，现在我有了更清晰的认识和更扎实的理论基础。我强烈推荐这本书给所有想要深入了解 Linux 操作系统，并且希望将理论知识付诸实践的开发者和技术爱好者！这本书绝对是你的不二之选。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值远不止于一本技术手册，它更像是一本“武功秘籍”，能够帮助你掌握 Linux 内核的“绝世武功”。作者对内核架构的解读，让我对 Linux 操作系统的“心脏”有了前所未有的认识。从引导过程到中断处理，再到进程间通信，每一个细节都被剖析得淋漓尽致。我特别喜欢它在讲解同步机制时，对各种锁（如自旋锁、互斥锁）的深入对比和应用场景分析，这让我对并发编程有了更清晰的理解，并且能够写出更健壮的多线程程序。此外，书中还涉及了模块化设计和驱动开发的一些入门知识，这为我进一步探索内核世界打开了一扇门。总的来说，这本书的深度和广度都令人称赞，它不仅能够满足我当前的学习需求，更能为我未来的技术发展打下坚实的基础。