FreeBSD操作係統設計與實現 第2版 英文版 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2026

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[美] Marshall Kirk McKusick，George V.Neville-Neil，Robert N.M.Watson 著

圖書標籤:

• FreeBSD
• 操作係統
• 設計
• 實現
• 內核
• Unix
• 技術
• 編程
• 英文
• 計算機科學
• 係統編程

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115413499

版次：1

商品編碼：11892504

品牌：異步圖書

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-03-01

頁數：846

正文語種：中文

編輯推薦

FreeBSD技術專傢精品力作
FreeBSD操作係統的集大成者
全麵剖析FreeBSD的內核架構

本書是FreeBSD內核完整的技術指南，在上一版的基礎上進行瞭全麵更新，以涵蓋版本FreeBSD 5和版本11之間的所有重大改進。本書大約有1/3的內容是全新的，還有1/3的內容進行瞭完全重寫。
在本書中，三位FreeBSD項目領導人先概述瞭FreeBSD內核的當前設計和實現，接下來從係統調用級彆開始嚮下（從接口到內核再到硬件）講解瞭FreeBSD內核。本書先解釋瞭關鍵的設計決策，然後剖析瞭在實現每一個重要係統組件（包括進程管理、安全、虛擬內存、I/O係統、文件係統、socket IPC和網絡等）時使用的概念、數據結構和算法。
讀者可將本書用作工作參考，或者是深入研究當代傑齣的可移植開源操作係統的學習資料。技術和銷售支持人員也可以在本書中發現FreeBSD的功能以及局限性；應用開發人員將學到如何有效、高效地與FreeBSD進行交互；係統管理員將學到維護、調優和配置FreeBSD的方法；係統程序員則學到擴展、增強FreebSD以及與FreeBSD進行交互的方法。
本書涵蓋瞭如下內容。
使用FreeBSD jail講解高度可擴展和輕量級的虛擬化，以及使用Xen和Virtio設備半虛擬化進行虛擬設備加速；
講解瞭新的安全特性，比如Capsicum沙箱和GELI加密磁盤保護；
全麵支持NFSv4和Open Solaris ZFS；
介紹瞭FreeBSD增強的捲管理和新的日誌軟更新；
解釋瞭DTrace精細的過程調試/分析；
講解瞭在網絡、無綫和USB支持方麵的主要更新。

內容簡介

《FreeBSD操作係統設計與實現（第2版）英文版》是迄今為止對FreeBSD操作係統的介紹全麵、豐富的學習資料。
《FreeBSD操作係統設計與實現（第2版）英文版》分為5部分，總計15章。第1部分為概述性內容，對FreeBSD操作係統的曆史發展、設計和內核服務進行瞭簡單介紹。第2部分講解瞭進程相關的內容，包括進程管理、安全和存儲管理等。第3部分講解瞭I/O係統相關的內容，包括I/O設備、快速文件係統、澤字節文件係統、網絡文件係統等。第4部分講解瞭進程間通信相關的內容，包括進程間通信、網絡層協議和傳輸層協議等。第5部分講解瞭係統操作相關的內容，主要涉及瞭係統的啓動和關閉。術語錶給齣瞭本書涉及的一些常用術語及其解釋。
《FreeBSD操作係統設計與實現（第2版）英文版》既可以作為一本FreeBSD實踐指南，又可作為深入研究當代可移值的開放源代碼操作係統的參考書。本書適閤FreeBSD操作係統技術支持人員、應用程序開發人員、係統管理員和係統程序員閱讀，也可供對學習FreeBSD感興趣的讀者參考。

作者簡介

Marshall Kirk McKusick編寫瞭與UNIX和BSD主題相關的許多資料，並提供相應的谘詢和教學服務。當在加州大學伯剋利分校時，他實現瞭4.2BSD快速文件係統。他曾經是伯剋利計算機係統研究組（CSRG）的一名計算機科學傢，監督4.3BSD和4.4BSD的開發與發布。他當前是FreebSD基金會的董事會成員，也是一名長期的FreeBSD貢獻者。他曾經擔任過兩次Usenix協會的主席，還是ACM、IEEE和AAAS的成員。
George V.Neville-Neil編寫瞭與安全、網絡和操作係統相關的許多資料，並提供相應的谘詢和教學服務。作為FreeBSD基金會的董事會成員，他為FreeBSD核心團隊服務瞭4年之久。從2004年起，他為Queue和Communications of the ACM寫作“Kode Vicious”專欄。他當前是ACM執業委員會的副主席，也是Usenix協會、ACM、IEEE和AAAS的成員。
Robert N.M.Watson是劍橋大學計算機實驗室安全研究組的一名大學講師，負責講授係統、安全和架構課程。他監督在計算機架構、編譯器、程序分析、操作係統、網絡和安全方麵的高級研究。作為FreeBSD基金會的董事局成員，他為FreeBSD核心團隊服務瞭10年之久，而且當瞭15年的貢獻者。他是Usenix協會和ACM的會員。

目錄

Part I Overview　1
第1部分 概述
Chapter 1 History and Goals　3
第1章 曆史和目標
1．1 History of the UNIX System / UNIX係統的曆史　3
Origins / 起源　3
Research UNIX / 研究UNIX　4
AT&T; UNIX System III and System V / AT&T; UNIX System III
和System V　5
Berkeley Software Distributions / 伯剋利軟件分發　6
UNIX in the World / 世界上的UNIX　7
1．2 BSD and Other Systems / BSD和其他係統　7
The Influence of the User Community / 用戶社區的影響　8
1．3 The Transition of BSD to Open Source / BSD嚮開源的過渡　9
Networking Release 2 / 網絡發布2　10
The Lawsuit / 訴訟　11
4．4BSD / 4．4BSD　13
4．4BSD-Lite Release 2 / 4．4BSD-Lite版本2　13
1．4 The FreeBSD Development Model / FreeBSD開發模型　14
References / 參考文獻　17
Chapter 2 Design Overview of FreeBSD　21
第2章 FreeBSD設計概述
2．1 FreeBSD Facilities and the Kernel / FreeBSD組件與內核　21
The Kernel / 內核　22
2．2 Kernel Organization / 內核組織　23
2．3 Kernel Services / 內核服務　26
2．4 Process Management / 進程管理　26
Signals / 信號　28
Process Groups and Sessions / 進程組和會話　29
2．5 Security / 安全　29
Process Credentials / 進程憑證　31
Privilege Model / 特權模式　31
Discretionary Access Control / 自由訪問控製　32
Capability Model / 能力模型　32
Jail Lightweight Virtualization / Jail輕型虛擬化　32
Mandatory Access Control / 強製訪問控製　34
Event Auditing / 事件審計　35
Cryptography and Random-Number Generators /　35
加密和隨機數生成器
2．6 Memory Management / 存儲管理　36
BSD Memory-Management Design Decisions /　36
BSD存儲管理設計決策
Memory Management Inside the Kernel / 內核中的存儲管理　38
2．7 I/O System Overview / I/O係統概述　39
Descriptors and I/O / 描述符和I/O　39
Descriptor Management / 描述符管理　41
Devices / 設備　42
Socket IPC / 套接字IPC　42
Scatter-Gather I/O / 分散-收集I/O　43
Multiple Filesystem Support / 多文件係統支持　43
2．8 Devices / 設備　44
2．9 The Fast Filesystem / 快速文件係統　45
Filestores / 文件存儲　48
2．10 The Zettabyte Filesystem / 澤字節文件係統　49
2．11 The Network Filesystem / 網絡文件係統　50
2．12 Interprocess Communication / 進程間通信　50
2．13 Network-Layer Protocols / 網絡層協議　51
2．14 Transport-Layer Protocols / 傳輸層協議　52
2．15 System Startup and Shutdown / 係統啓動與關閉　52
Exercises / 練習　54
References / 參考文獻　54
Chapter 3 Kernel Services　57
第3章 內核服務
3．1 Kernel Organization / 內核組織　57
System Processes / 係統進程　57
System Entry / 係統入口　58
Run-Time Organization / 運行時管理　59
Entry to the Kernel / 內核入口　60
Return from the Kernel / 從內核返迴　61
3．2 System Calls / 係統調用　62
Result Handling / 返迴處理機製　62
Returning from a System Call / 從係統調用返迴　63
3．3 Traps and Interrupts / 陷阱和中斷　64
I/O Device Interrupts / I/O設備中斷　64
Software Interrupts / 軟件中斷　65
3．4 Clock Interrupts / 時鍾中斷　65
Statistics and Process Scheduling / 統計和進程調度機製　66
Timeouts / 超時　67
3．5 Memory-Management Services / 存儲管理服務　69
3．6 Timing Services / 計時服務　73
Real Time / 實時　73
External Representation / 外部錶示　73
Adjustment of the Time / 時間調整　74
Interval Time / 間隔時間　74
3．7 Resource Services / 資源服務　75
Process Priorities / 進程優先級　75
Resource Utilization / 資源利用　75
Resource Limits / 資源限製　76
Filesystem Quotas / 文件係統配額　77
3．8 Kernel Tracing Facilities / 內核跟蹤組件　77
System-Call Tracing / 係統調用跟蹤　77
DTrace / DTrace　78
Kernel Tracing / 內核跟蹤　82
Exercises / 練習　84
References / 參考文獻　85
Part II Processes　87
第II部分 進程
Chapter 4 Process Management　89
第4章 進程管理
4．1 Introduction to Process Management / 進程管理簡介　89
Multiprogramming / 多程序設計　90
Scheduling / 調度機製　91
4．2 Process State / 進程狀態　92
The Process Structure / 進程架構　94
The Thread Structure / 綫程架構　98
4．3 Context Switching / 上下文切換　99
Thread State / 綫程狀態　100
Low-Level Context Switching / 低層上下文切換　100
Voluntary Context Switching / 自願上下文切換　101
Synchronization / 同步　106
Mutex Synchronization / 互斥同步　107
Mutex Interface / 互斥接口　109
Lock Synchronization / 鎖同步　110
Deadlock Prevention / 死鎖預防　112
4．4 Thread Scheduling / 綫程調度機製　114
The Low-Level Scheduler / 低層調度器　114
Thread Run Queues and Context Switching /　115
綫程運行隊列和上下文切換
Timeshare Thread Scheduling / 分時綫程調度　117
Multiprocessor Scheduling / 多處理器調度　122
Adaptive Idle / 自適應空閑　125
Traditional Timeshare Thread Scheduling /　125
傳統的分時綫程調度
4．5 Process Creation / 創建進程　126
4．6 Process Termination / 終止進程　128
4．7 Signals / 信號　129
Posting of a Signal / 發齣信號　132
Delivering a Signal / 傳輸信號　135
4．8 Process Groups and Sessions / 進程組和會話　136
Process Groups / 進程組　137
Sessions / 會話　138
Job Control / 作業控製　139
4．9 Process Debugging / 進程調試　142
Exercises / 練習　144
References / 參考文獻　146
Chapter 5 Security　147
第5章 安全
5．1 Operating-System Security / 操作係統安全　148
5．2 Security Model / 安全模型　149
Process Model / 進程模型　149
Discretionary and Mandatory Access Control　150
自由和強製訪問控製
Trusted Computing Base (TCB) / 受信計算基（TCB）　151
Other Kernel-Security Features / 其他內核安全特性　151
5．3 Process Credentials / 進程憑證　151
The Credential Structure / 憑證架構　152
Credential Memory Model / 憑證存儲模型　153
Access-Control Checks / 訪問控製校驗　153
5．4 Users and Groups / 用戶和組　154
Setuid and Setgid Binaries / Setuid和Setgid二進製　155
5．5 Privilege Model / 特權模型　157
Implicit Privilege / 隱式特權　157
Explicit Privilege / 顯式特權　157
5．6 Interprocess Access Control / 進程間訪問控製　159
Visibility / 可見性　160
Signals / 信號　160
Scheduling Control / 調度控製　160
Waiting on Process Termination / 等待進程終止　161
Debugging / 調試　161
5．7 Discretionary Access Control / 自由訪問控製　161
The Virtual-Filesystem Interface and DAC /　162
虛擬文件係統接口和DAC
Object Owners and Groups / 對象屬主和組　163
UNIX Permissions / UNIX權限　164
Access Control Lists (ACLs) / 訪問控製列錶（ACL）　165
POSIX．1e Access Control Lists / POSIX．1e訪問控製列錶　168
NFSv4 Access Control Lists / NFSv4訪問控製列錶　171
5．8 Capsicum Capability Model / Capsicum能力模型　174
Capsicum Application Structure / Capsicum應用架構　175
Capability Systems / 能力係統　176
Capabilities / 能力　177
Capability Mode / 能力模型　179
5．9 Jails / Jail　180
5．10 Mandatory Access-Control Framework / 強製訪問控製框架　184
Mandatory Policies / 強製策略　186
Guiding Design Principles / 設計原則指導　187
Architecture of the MAC Framework / MAC框架的架構　188
Framework Startup / 啓動框架　189
Policy Registration / 策略注冊　190
Framework Entry-Point Design Considerations /　191
框架入口點設計考量
Policy Entry-Point Considerations / 策略入口點考量　192
Kernel Service Entry-Point Invocation / 內核服務入口點調用　193
Policy Composition / 策略組成　194
Object Labelling / 給對象打標簽　195
Label Life Cycle and Memory Management /　196
標簽生命周期和存儲管理
Label Synchronization / 標簽同步　199
Policy-Agnostic Label Management from Userspace /　199
從用戶空間進行策略無關的標簽管理
5．11 Security Event Auditing / 安全事件審計　200
Audit Events and Records / 審計事件和記錄　201
BSM Audit Records and Audit Trails /　202
BSM審計記錄和審計跟蹤
Kernel-Audit Implementation / 內核審計的實施　203
5．12 Cryptographic Services / 加密服務　206
Cryptographic Framework / 加密框架　206
Random-Number Generator / 隨機數生成器　208
5．13 GELI Full-Disk Encryption / GELI全磁盤加密　212
Confidentiality and Integrity Protection / 保密性和完整性保護　212
Key Management / 密鑰管理　213
Starting GELI / 啓動GELI　214
Cryptographic Block Protection / 加密塊保護　215
I/O Model / I/O模型　216
Limitations / 限製　216
Exercises / 練習　217
References / 參考文獻　217
Chapter 6 Memory Management　221
第6章 存儲管理
6．1 Terminology / 術語　221
Processes and Memory / 進程和存儲　222
Paging / 分頁　223
Replacement Algorithms / 替換算法　224
Working-Set Model / 工作集模型　225
Swapping / 交換　225
Advantages of Virtual Memory / 虛擬存儲的優勢　225
Hardware Requirements for Virtual Memory /　226
虛擬存儲的硬件需求
6．2 Overview of the FreeBSD Virtual-Memory System /　227
FreeBSD虛擬存儲係統概述
User Address-Space Management / 用戶地址空間管理　228
6．3 Kernel Memory Management / 內核存儲管理　230
Kernel Maps and Submaps / 內核映射和子映射　231
Kernel Address-Space Allocation / 內核地址空間分配　233
The Slab Allocator / Slab分配器　236
The Keg Allocator / Keg分配器　238
The Zone Allocator / Zone分配器　239
Kernel Malloc / Malloc內核　241
Kernel Zone Allocator / 內核Zone分配器　243
6．4 Per-Process Resources / 每進程資源　244
FreeBSD Process Virtual-Address Space /　245
FreeBSD進程虛擬地址空間
Page-Fault Dispatch / 頁麵故障調度　245
Mapping to Vm_objects / 映射到Vm_objects　247
Vm_objects / Vm_objects　249
Vm_objects to Pages / Vm_object到頁麵　249
6．5 Shared Memory / 共享存儲　250
Mmap Model / Mmap模型　251
Shared Mapping / 共享映射　253
Private Mapping / 私有映射　254
Collapsing of Shadow Chains / 陰影鏈的崩潰　257
Private Snapshots / 私有快照　258
6．6 Creation of a New Process / 創建一個新的進程　258
Reserving Kernel Resources / 預留內核資源　259
Duplication of the User Address Space / 用戶地址空間的重復　260
Creation of a New Process Without Copying /　261
不使用復製的方式來創建新的進程
6．7 Execution of a File / 執行文件　262
6．8 Process Manipulation of Its Address Space /　263
進程以及地址空間的操作
Change of Process Size / 改變進程的大小　263
File Mapping / 文件映射　264
Change of Protection / 改變保護　266
6．9 Termination of a Process / 終止進程　266
6．10 The Pager Interface / 分頁器接口　267
Vnode Pager / Vnode分頁器　269
Device Pager / 設備分頁器　270
Physical-Memory Pager / 物理存儲分頁器　272
Swap Pager / 交換分頁器　272
6．11 Paging / 分頁機製　276
Hardware-Cache Design / 硬件緩存設計　280
Hardware Memory Management / 硬件存儲管理　282
Superpages / 超級頁麵　284
6．12 Page Replacement / 頁麵替換　289
Paging Parameters / 分頁參數　291
The Pageout Daemon / 分頁守護進程　292
Swapping / 交換　295
The Swap-In Process / 進程內的交換　296
6．13 Portability / 可移植性　298
The Role of the pmap Module / pmap模塊的角色　299
Initialization and Startup / 初始化和啓動　301
Mapping Allocation and Deallocation / 映射分配和釋放　304
Change of Access and Wiring Attributes for Mappings /　306
更改映射的訪問和布綫屬性
Maintenance of Physical Page-Usage Information /　307
物理頁麵使用信息的維護
Initialization of Physical Pages / 物理頁麵的初始化　308
Management of Internal Data Structures / 內部數據結構的管理　308
Exercises / 練習　308
References / 參考文獻　310
Part III I/O System　313
第III部分 I/O係統
Chapter 7 I/O System Overview　315
第7章 I/O係統概述
7．1 Descriptor Management and Services / 描述符管理和服務　316
Open File Entries / 開放文件入口　318
Management of Descriptors / 描述符管理　319
Asynchronous I/O / 異步I/O　321
File-Descriptor Locking / 文件描述符鎖定　322
Multiplexing I/O on Descriptors / 描述符上的多路復用I/O　324
Implementation of Select / Select的實現　327
Kqueues and Kevents / Kqueues和Kevents　329
Movement of Data Inside the Kernel / 數據在內核中的移動　332
7．2 Local Interprocess Communication / 本地進程間通信　333
Semaphores / 信號量　335
Message Queues / 消息隊列　337
Shared Memory / 共享存儲　338
7．3 The Virtual-Filesystem Interface / 虛擬文件係統接口　339
Contents of a Vnode / Vnode的內容　339
Vnode Operations / Vnode的操作　342
Pathname Translation / 路徑名的轉換　342
Exported Filesystem Services / 導齣文件係統服務　343
7．4 Filesystem-Independent Services / 獨立於文件係統的服務　344
The Name Cache / 名稱緩存　346
Buffer Management / 緩衝管理　347
Implementation of Buffer Management / 緩衝管理的實現　350
7．5 Stackable Filesystems / 可堆疊的文件係統　352
Simple Filesystem Layers / 簡單的文件係統層　354
The Union Filesystem / 聯閤文件係統　355
Other Filesystems / 其他文件係統　357
Exercises / 練習　358
References / 參考文獻　359
Chapter 8 Devices　361
第8章 設備
8．1 Device Overview / 設備概述　361
The PC I/O Architecture / PC I/O架構　362
The Structure of the FreeBSD Mass Storage I/O Subsystem /　364
FreeBSD海量存儲I/O子係統的架構
Device Naming and Access / 設備命名和訪問　366
8．2 I/O Mapping from User to Device / 從用戶到設備的I/O映射　367
Device Drivers / 設備驅動　368
I/O Queueing / I/O隊列機製　369
Interrupt Handling / 中斷處理　370
8．3 Character Devices / 字符設備　370
Raw Devices and Physical I/O / 原始設備和物理I/O　372
Character-Oriented Devices / 麵嚮字符的設備　373
Entry Points for Character Device Drivers /　373
字符設備驅動的入口點
8．4 Disk Devices / 磁盤設備　374
Entry Points for Disk Device Drivers /　374
磁盤設備驅動的入口點
Sorting of Disk I/O Requests / 磁盤I/O請求的排序　375
Disk Labels / 磁盤捲標　376
8．5 Network Devices / 網絡設備　378
Entry Points for Network Drivers / 網絡驅動的入口點　378
Configuration and Control / 配置和控製　379
Packet Reception / 接收數據包　380
Packet Transmission / 傳輸數據包　381
8．6 Terminal Handling / 終端處理　382
Terminal-Processing Modes / 終端進程模型　383
User Interface / 用戶接口　385
Process Groups， Sessions， and Terminal Control /　387
進程組、會話和終端控製
Terminal Operations / 終端的操作　388
Terminal Output (Upper Half) / 終端輸齣（上半部分）　388
Terminal Output (Lower Half) / 終端輸齣（下半部分）　389
Terminal Input / 終端輸入　390
Closing of Terminal Devices / 關閉終端設備　391
8．7 The GEOM Layer / GEOM層　391
Terminology and Topology Rules / 術語和拓撲規則　392
Changing Topology / 更改拓撲　393
Operation / 操作　396
Topological Flexibility / 拓撲的靈活性　397
8．8 The CAM Layer / CAM層　399
The Path of a SCSI I/O Request Through the CAM Subsystem /　400
通過CAM子係統的SSCI I/O請求路徑
ATA Disks / ATA磁盤　402
8．9 Device Configuration / 設備配置　402
Device Identification / 設備識彆　405
Autoconfiguration Data Structures / 自動配置數據結構　407
Resource Management / 資源管理　412
8．10 Device Virtualization / 設備虛擬化　414
Interaction with the Hypervisor / 與Hypervisor進行交互　414
Virtio / Virtio　415
Xen / Xen　419
Device Pass-Through / 設備直通　427
Exercises / 練習　428
References / 參考文獻　429
Chapter 9 The Fast Filesystem　431
第9章 快速文件係統
9．1 Hierarchical Filesystem Management / 分層的文件係統管理　431
9．2 Structure of an Inode / Inode的架構　433
Changes to the Inode Format / 更改Inode格式　435
Extended Attributes / 擴展屬性　436
New Filesystem Capabilities / 新的文件係統能力　438
File Flags / 文件標記　439
Dynamic Inodes / 動態Inode　441
Inode Management / Inode管理　442
9．3 Naming / 命名　443
Directories / 目錄　444
Finding of Names in Directories / 在目錄中查找名字　446
Pathname Translation / 路徑名轉換　447
Links / 鏈接　449
9．4 Quotas / 配額　451
9．5 File Locking / 文件鎖定　454
9．6 Soft Updates / 軟更新　459
Update Dependencies in the Filesystem /　460
在文件係統中更新依賴
Dependency Structures / 依賴的架構　464
Bitmap Dependency Tracking / 位圖依賴跟蹤　466
Inode Dependency Tracking / Inode依賴跟蹤　467
Direct-Block Dependency Tracking / 直接塊依賴跟蹤　469
Indirect-Block Dependency Tracking / 間接塊依賴跟蹤　470
Dependency Tracking for New Indirect Blocks　471
新間接塊的依賴跟蹤
New Directory-Entry Dependency Tracking　472
新目錄入口的依賴跟蹤
New Directory Dependency Tracking / 新的目錄依賴跟蹤　474
Directory-Entry Removal-Dependency Tracking /　475
目錄入口移除依賴跟蹤
File Truncation / 文件截斷　476
File and Directory Inode Reclamation /　476
文件和目錄Inode復墾
Directory-Entry Renaming Dependency Tracking /　476
目錄入口重命名依賴跟蹤
Fsync Requirements for Soft Updates / 軟更新的Fsync請求　477
File-Removal Requirements for Soft Updates /　478
軟更新的文件移除需求
Soft-Updates Requirements for fsck / fsck的軟更新需求　480
9．7 Filesystem Snapshots / 文件係統快照　480
Creating a Filesystem Snapshot / 創建一個文件係統快照　481
Maintaining a Filesystem Snapshot / 維護一個文件係統快照　483
Large Filesystem Snapshots / 大型文件係統快照　484
Background fsck / fsck的背景知識　486
User-Visible Snapshots / 用戶可見的快照　487
Live Dumps / 實時轉儲　487
9．8 Journaled Soft Updates / 記錄軟更新　487
Background and Introduction / 背景和簡介　487
Compatibility with Other Implementations /　488
與其他實現的兼容
Journal Format / 記錄的格式　488
Modifications That Require Journaling / 需要進行記錄的修改　489
Additional Requirements of Journaling /　490
與記錄相關的額外需求
The Recovery Process / 恢復進程　492
Performance / 性能　493
Future Work / 後續工作　494
Tracking File-Removal Dependencies / 跟蹤文件移除依賴　495
9．9 The Local Filestore / 本地文件存儲　496
Overview of the Filestore / 文件存儲概述　497
User I/O to a File / 用戶對文件的I/O　499
9．10 The Berkeley Fast Filesystem / 伯剋利快速文件係統　501
Organization of the Berkeley Fast Filesystem /　502
伯剋利快速文件係統的組織
Boot Blocks / 引導塊　503
Optimization of Storage Utilization / 存儲利用的優化　504
Reading and Writing to a File / 讀寫文件　505
Layout Policies / 布局策略　507
Allocation Mechanisms / 分配機製　510
Block Clustering / 塊聚類　514
Extent-Based Allocation / 基於分區的分配　516
Exercises / 練習　517
References / 參考文獻　519
Chapter 10 The Zettabyte Filesystem　523
第10章 澤字節文件係統
10．1 Introduction / 簡介　523
10．2 ZFS Organization / ZFS的組織　527
ZFS Dnode / ZFS Dnode　528
ZFS Block Pointers / ZFS塊指針　529
ZFS objset Structure / ZFS objset架構　531
10．3 ZFS Structure / ZFS架構　532
The MOS Layer / MOS層　533
The Object-Set Layer / 對象集層　534
10．4 ZFS Operation / ZFS操作　535
Writing New Data to Disk / 將新的數據寫入磁盤　536
Logging / 記錄日誌　538
RAIDZ / RAIDZ　540
Snapshots / 快照　542
ZFS Block Allocation / ZFS塊分配　542
Freeing Blocks / 釋放塊　543
Deduplication / 刪除重復數據　545
Remote Replication / 遠程復製　546
10．5 ZFS Design Tradeoffs / ZFS設計權衡　547
Exercises / 練習　549
References / 參考文獻　549
Chapter 11 The Network Filesystem　551
第11章 網絡文件係統
11．1 Overview / 概述　551
11．2 Structure and Operation / 架構和操作　553
The FreeBSD NFS Implementation / FreeBSD FNS的實現　558
Client–Server Interactions / 客戶端與服務器的交互　562
Security Issues / 安全問題　564
Techniques for Improving Performance /　565
用於提升性能的技術
11．3 NFS Evolution / NFS的演進　567
Namespace / 名稱空間　572
Attributes / 屬性　572
Access Control Lists / 訪問控製列錶　574
Caching， Delegation， and Callbacks / 緩存、委派和迴調　574
Locking / 鎖定　581
Security / 安全　583
Crash Recovery / 崩潰恢復　584
Exercises / 練習　586
References / 參考文獻　587
Part IV Interprocess Communication　591
第IV部分 進程間通信
Chapter 12 Interprocess Communication　593
第12章 進程間通信
12．1 Interprocess-Communication Model / 進程間通信模型　593
Use of Sockets / 使用套接字　596
12．2 Implementation Structure and Overview / 實現架構和概述　599
12．3 Memory Management / 存儲管理　601
Mbufs / Mbufs　601
Storage-Management Algorithms / 存儲管理算法　605
Mbuf Utility Routines / Mbuf實用例程　606
12．4 IPC Data Structures / IPC數據結構　606
Socket Addresses / 套接字地址　611
Locks / 鎖　612
12．5 Connection Setup / 連接建立　612
12．6 Data Transfer / 數據傳輸　615
Transmitting Data / 傳輸數據　616
Receiving Data / 接收數據　617
12．7 Socket Shutdown / 關閉套接字　620
12．8 Network-Communication Protocol Internal Structure /　621
網絡通信協議內部架構
Data Flow / 數據流　623
Communication Protocols / 通信協議　624
12．9 Socket-to-Protocol Interface / 套接字與協議之間的接口　626
Protocol User-Request Routines / 協議用戶請求例程　627
Protocol Control-Output Routine / 協議控製輸齣例程　630
12．10 Protocol-to-Protocol Interface / 協議與協議的接口　631
pr_output / pr_output　632
pr_input / pr_input　632
pr_ctlinput / pr_ctlinput　633
12．11 Protocol-to-Network Interface / 協議與網路的接口　634
Network Interfaces and Link-Layer Protocols /　634
網絡接口與鏈路層協議
Packet Transmission / 數據包傳輸　641
Packet Reception / 數據包接收　642
12．12 Buffering and Flow Control / 緩衝和流控製　643
Protocol Buffering Policies / 協議緩衝策略　643
Queue Limiting / 隊列限製　643
12．13 Network Virtualization / 網絡虛擬化　644
Exercises / 練習　646
References / 參考文獻　648
Chapter 13 Network-Layer Protocols　649
第13章 網絡層協議
13．1 Internet Protocol Version 4 / IPv4　650
IPv4 Addresses / IPv4地址　652
Broadcast Addresses / 廣播地址　653
Internet Multicast / Internet多播　654
Link-Layer Address Resolution / 鏈路層地址解析　655
13．2 Internet Control Message Protocols (ICMP) /　657
Internet控製消息協議（ICMP）
13．3 Internet Protocol Version 6 / IPv6　659
IPv6 Addresses / IPv6地址　660
IPv6 Packet Formats / IPv6數據包格式　662
Changes to the Socket API / 更改套接字API　664
Autoconfiguration / 自動配置　666
13．4 Internet Protocols Code Structure / IP代碼結構　670
Output / 輸齣　671
Input / 輸入　673
Forwarding / 轉發　674
13．5 Routing / 路由　675
Kernel Routing Tables / 內核路由錶　677
Routing Lookup / 路由查找　680
Routing Redirects / 路由重定嚮　683
Routing-Table Interface / 路由錶接口　683
User-Level Routing Policies / 用戶級路由策略　684
User-Level Routing Interface： Routing Socket /　685
用戶級路由接口：路由套接字
13．6 Raw Sockets / 原始套接字　686
Control Blocks / 控製塊　686
Input Processing / 輸入處理　687
Output Processing / 輸齣處理　687
13．7 Security / 安全　688
IPSec Overview / IPSec概述　689
Security Protocols / 安全協議　690
Key Management / 密鑰管理　693
IPSec Implementation / IPSec實施　698
13．8 Packet-Processing Frameworks / 數據包處理框架　700
Berkeley Packet Filter / 伯剋利數據包過濾器　700
IP Firewalls / IP防火牆　701
IPFW and Dummynet / IPFW和Dummynet　702
Packet Filter (PF) / 數據包過濾器（PF）　706
Netgraph / Netgraph　707
Netmap / Netmap　712
Exercises / 練習　715
References / 參考文獻　717
Chapter 14 Transport-Layer Protocols　721
第14章 傳輸層協議
14．1 Internet Ports and Associations / Internet端口和關聯　721
Protocol Control Blocks / 協議控製塊　722
14．2 User Datagram Protocol (UDP) / 用戶數據報協議（UDP）　723
Initialization / 初始化　723
Output / 輸齣　724
Input / 輸入　724
Control Operations / 控製操作　725
14．3 Transmission Control Protocol (TCP) / 傳輸控製協議（TCP）　725
TCP Connection States / TCP連接狀態　727
Sequence Variables / 序列變量　730
14．4 TCP Algorithms / TCP算法　732
Timers / 計時器　733
Estimation of Round-Trip Time / 估算往返時間　735
Connection Establishment / 連接建立　736
SYN Cache / SYN緩存　739
SYN Cookies / SYN Cookie　739
Connection Shutdown / 連接關閉　740
14．5 TCP Input Processing / TCP輸入處理　741
14．6 TCP Output Processing / TCP輸齣處理　745
Sending Data / 發送數據　746
Avoidance of the Silly-Window Syndrome /　746
避免笨窗口綜閤徵
Avoidance of Small Packets / 避免小數據包　747
Delayed Acknowledgments and Window Updates /　748
延遲確認和窗口更新
Selective Acknowledgment / 選擇性確認　749
Retransmit State / 重傳狀態　751
Slow Start / 慢啓動　752
Buffer and Window Sizing / 緩存和窗口大小　754
Avoidance of Congestion with Slow Start /　755
帶有慢啓動的擁塞避免
Fast Retransmission / 快速重傳　756
Modular Congestion Control / 模塊化擁塞控製　758
The Vegas Algorithm / Vegas算法　759
The Cubic Algorithm / Cubic算法　760
14．7 Stream Control Transmission Protocol (SCTP) /　761
流控傳輸協議（SCTP）
Chunks / 大數據塊　762
Association Setup / 關聯建立　762
Data Transfer / 數據傳輸　764
Association Shutdown / 關聯關閉　766
Multihoming and Heartbeats / 多宿主和心跳　767
Exercises / 練習　768
References / 參考文獻　770
Part V System Operation　773
第V部分 係統操作
Chapter 15 System Startup and Shutdown　775
第15章 係統啓動和關閉
15．1 Firmware and BIOSes / 固件和BIOS　776
15．2 Boot Loaders / 引導加載程序　777
Master Boot Record and Globally Unique Identifier Partition Table /　778
主引導記錄和全局唯一標識分區錶
The Second-Stage Boot Loader： gptboot /
二級引導加載程序：gptboot　779
The Final-Stage Boot Loader： /boot/loader /
末級引導加載程序：/boot/loader　779
Boot Loading on Embedded Platforms /
在嵌入式平颱上引導加載　781
15．3 Kernel Boot / 內核引導　782
Assembly-Language Startup / 啓動匯編語言　783
Platform-Specific C-Language Startup /
啓動特定於平颱的C語言　784
Modular Kernel Design / 模塊化內核設計　785
Module Initialization / 模塊初始化　785
Basic Kernel Services / 基本的內核服務　787
Kernel-Thread Initialization / 內核綫程初始化　792
Device-Module Initialization / 設備模塊初始化　794
Loadable Kernel Modules / 可加載的內核模塊　796
15．4 User-Level Initialization / 用戶級初始化　798
/sbin/init / /sbin/init　798
System Startup Scripts / 係統啓動腳本　798
/usr/libexec/getty / /usr/libexec/getty　799
/usr/bin/login / /usr/bin/login　799
15．5 System Operation / 係統操作　800
Kernel Configuration / 內核配置　800
System Shutdown and Autoreboot / 關閉和自動重啓係統　801
System Debugging / 係統調試　802
Passage of Information To and From the Kernel /　803
信息在內核中的傳遞
Exercises / 練習　805
References / 參考文獻　806
Glossary　807
術語錶

前言/序言

《FreeBSD 操作係統設計與實現》（第二版） 探尋現代操作係統的核心奧秘 在信息技術飛速發展的今天，操作係統作為連接硬件與軟件的橋梁，其重要性不言而喻。而 FreeBSD，作為一款穩定、高效、功能強大的開源類 Unix 操作係統，憑藉其卓越的設計理念和堅實的代碼實現，在服務器、嵌入式設備、網絡設備等眾多領域贏得瞭廣泛的贊譽。對於希望深入理解操作係統底層機製、掌握係統設計精髓的開發者、係統管理員以及計算機科學的學生而言，《FreeBSD 操作係統設計與實現》（第二版）無疑是一本不可多得的寶貴財富。 本書並非一本簡單的 FreeBSD 使用手冊，它以精妙的視角，帶領讀者深入 FreeBSD 的心髒地帶，解剖其精巧的架構，剖析其核心的設計思想，並詳盡地闡述其實現細節。作者憑藉其深厚的專業知識和豐富的實踐經驗，將 FreeBSD 復雜的內部工作原理娓娓道來，使其變得清晰易懂，引人入勝。 全景式剖析，構建知識體係 本書的編寫風格嚴謹而係統，從宏觀的整體架構到微觀的模塊實現，都進行瞭全麵的覆蓋。讀者將有機會從以下幾個核心層麵，係統地構建對 FreeBSD 操作係統的認知： 內核架構與組織： 深入理解 FreeBSD 內核的整體設計，包括其模塊化結構、核心服務的功能劃分，以及不同子係統之間的相互作用。本書將詳細介紹內核的引導過程，以及它如何管理係統資源。 進程管理與調度： 探索 FreeBSD 如何創建、管理和銷毀進程，以及其精密的進程調度算法。理解進程的生命周期、上下文切換的機製，以及多任務環境下 CPU 資源的有效分配，對於優化係統性能至關重要。 內存管理： 揭示 FreeBSD 如何高效地管理物理內存和虛擬內存。本書將詳細講解內存分配、分頁、交換、緩存等關鍵概念，並深入分析其實現策略，幫助讀者理解內存管理對係統性能的影響。 文件係統： 剖析 FreeBSD 的文件係統設計，包括 UFS、ZFS 等主流文件係統的結構、操作和優化。理解文件係統的作用，以及它如何組織和訪問存儲設備上的數據，是理解 I/O 操作的基礎。 設備驅動與 I/O 管理： 深入瞭解 FreeBSD 如何與硬件設備進行交互。本書將詳細介紹設備驅動程序的編寫、加載和管理，以及 I/O 請求的處理流程，讓讀者理解應用程序如何通過操作係統訪問硬件。 網絡協議棧： 揭秘 FreeBSD 強大的網絡功能是如何實現的。本書將詳細講解 TCP/IP 協議棧的各個層次，包括套接字接口、數據包的發送與接收、擁塞控製等，為網絡編程和係統優化打下堅實基礎。 係統調用接口： 剖析應用程序與內核之間進行通信的橋梁——係統調用。本書將詳細介紹常見的係統調用及其工作原理，幫助讀者理解用戶空間與內核空間之間的界限和交互方式。 綫程與並發： 探索 FreeBSD 如何支持多綫程編程，以及其綫程模型和同步機製。理解並發編程是現代高性能應用開發的關鍵，本書將提供深入的指導。 深度挖掘，洞察設計智慧 《FreeBSD 操作係統設計與實現》（第二版）的價值不僅僅在於其內容的全麵性，更在於其對 FreeBSD 設計理念的深刻洞察。作者在闡述具體實現細節的同時，會追溯其背後的設計決策，解釋為什麼 FreeBSD 會選擇這樣的實現方式，以及這些設計如何權衡瞭性能、可靠性、可擴展性等諸多因素。 例如，在討論內存管理時，本書不會僅僅羅列算法，而是會分析不同內存管理策略的優缺點，以及 FreeBSD 在特定場景下為何選擇瞭最優的方案。在講解網絡協議棧時，作者會深入剖析 TCP 的復雜機製，解釋其在不同網絡條件下的行為錶現，以及 FreeBSD 如何進行優化以提升網絡吞吐量和降低延遲。 這種“知其然，更知其所以然”的講解方式，能夠幫助讀者超越簡單的代碼學習，真正理解操作係統的設計哲學，從而在未來的開發和係統設計中，能夠做齣更明智的決策。 麵嚮讀者，賦能實踐 本書的讀者群體廣泛，涵蓋瞭： 操作係統研究者與開發者： 對於希望深入理解類 Unix 內核原理，或參與 FreeBSD 核心開發的人員，本書提供瞭寶貴的參考資料和技術指導。 係統管理員： 能夠幫助係統管理員更深入地理解 FreeBSD 的內部機製，從而更有效地進行係統調優、故障排查和安全加固。 網絡工程師： 深入理解 FreeBSD 的網絡協議棧，將有助於網絡工程師更好地設計和管理網絡基礎設施。 計算機科學專業的學生： 是學習操作係統原理的理想教材，能夠幫助學生建立紮實的理論基礎，為未來的學習和職業發展奠定堅實基礎。 對操作係統原理感興趣的開發者： 即使不是 FreeBSD 的用戶，本書也能提供深刻的操作係統設計思想，幫助讀者理解通用操作係統的工作原理。 精煉語言，匠心獨運 本書的語言風格清晰、準確且富有邏輯性。作者善於將復雜的概念轉化為易於理解的敘述，並通過大量的圖示和代碼示例來輔助說明。即使是晦澀的技術細節，在作者的筆下也變得生動而形象。 第二版相較於第一版，在內容上進行瞭大量的更新和補充，反映瞭 FreeBSD 在過去幾年中取得的進步和發展。新增瞭對 ZFS 文件係統的更深入探討，以及對現代硬件特性的支持等內容，使其更具時效性和前瞻性。 結語 《FreeBSD 操作係統設計與實現》（第二版）是一本集學術性、實用性和前瞻性於一體的經典之作。它不僅僅是一本技術書籍，更是一扇通往操作係統世界深處的大門。通過閱讀本書，您將不僅能夠掌握 FreeBSD 操作係統的設計精髓，更能培養齣對操作係統底層運作的深刻理解，為您的技術之路注入強大的動力。無論您是希望精通 FreeBSD 的專傢，還是希望夯實操作係統基礎的學生，抑或是對計算機底層原理充滿好奇的開發者，這本書都將是您不可或缺的夥伴。翻開它，踏上這段精彩的操作係統探索之旅吧！

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，在翻開《FreeBSD操作係統設計與實現（第二版）》之前，我對“操作係統設計”這個話題多少有些敬畏。我習慣瞭在應用層麵上工作，對底層的實現細節瞭解不多。然而，這本書以其獨特的視角和嚴謹的論證，徹底改變瞭我的看法。作者並沒有僅僅堆砌枯燥的代碼和API，而是著重於解釋“為什麼”和“如何”。例如，在講解網絡堆棧時，他詳細地闡述瞭 TCP/IP 協議族的演進和 FreeBSD 在其中的實現策略，包括一些高級的調優技巧。我驚喜地發現，那些我過去隻是機械地配置的參數，原來背後有著如此精妙的設計理念。書中的圖示也非常到位，它們幫助我直觀地理解瞭復雜的係統流程，比如上下文切換、中斷處理等。我特彆欣賞的是，作者在討論設計決策時，會提及不同的權衡和取捨，這讓我認識到操作係統設計並非是銀彈，而是在滿足特定需求和性能目標時所做齣的最優選擇。這本書的閱讀體驗，更像是一次與經驗豐富的工程師進行深入交流，他耐心地引導你一步步揭開操作係統的神秘麵紗。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，一開始我選擇《FreeBSD操作係統設計與實現（第二版）》是帶著一絲“挑戰自我”的心態。我並非計算機科學科班齣身，對操作係統的概念總是感覺有些模糊。但是，這本書的敘述方式非常人性化，作者似乎非常瞭解讀者的可能遇到的睏惑，並提前做好瞭準備。他用類比、故事以及循序漸進的講解方式，將那些抽象的概念變得生動起來。例如，在解釋鎖機製時，他會用生活中的例子來比喻互斥鎖和信號量，讓我瞬間豁然開朗。而且，這本書的結構設計也十分閤理，每一章都圍繞一個核心主題展開，並且在前一章的基礎上進行延伸。我尤其喜歡的是，書中不僅僅是理論的堆砌，還會穿插一些 FreeBSD 實際代碼的引用，雖然我不會深入到每一個字節，但這些代碼片段的存在，讓我感覺這本書是“活”的，它連接著理論與現實。這本書讓我對 FreeBSD 的係統架構有瞭更全麵的認識，也讓我更加敬佩 FreeBSD 社區的智慧和貢獻。

評分☆☆☆☆☆

對於那些渴望突破“用戶”界限，成為 FreeBSD 係統的“建造者”或“優化者”的讀者而言，《FreeBSD操作係統設計與實現（第二版）》無疑是一劑強心針。這本書並沒有止步於對現有實現的描述，而是充滿瞭對未來發展方嚮的探討，以及對性能瓶頸的分析。我尤其對書中關於 I/O 子係統性能優化的章節印象深刻，其中對異步 I/O（AIO）和內存映射文件（mmap）的深入解析，為我解決實際工作中遇到的 I/O 密集型應用的性能問題提供瞭寶貴的思路。作者在分析問題的過程中，大量引用瞭實際的性能測試數據和代碼片段，這使得討論更具說服力，也更容易被實際應用。此外，本書對於 FreeBSD 在虛擬化、容器化等新興技術領域的應用和設計考量也有涉及，這對於我們這些需要緊跟技術潮流的開發者來說，無疑是極具價值的。我發現，閱讀這本書不僅僅是學習知識，更是在學習一種解決問題的方法論，一種對係統進行深入剖析和優化的思維方式。

評分☆☆☆☆☆

終於有機會拜讀這本《FreeBSD操作係統設計與實現（第二版）》瞭！作為一名長期使用 FreeBSD 的開發者，這本書對我來說簡直是寶藏。盡管我已經對 FreeBSD 的日常使用得心應手，但總感覺自己隻是在“使用”它，而非真正“理解”它。這本書就像一把鑰匙，為我打開瞭理解 FreeBSD 內核運作機製的大門。我特彆喜歡其中對內存管理、進程調度以及文件係統設計的詳細闡述。作者用非常清晰的邏輯和深入淺齣的語言，將那些原本枯燥晦澀的底層概念一一剖析，讓我得以窺見 FreeBSD 在設計上的巧妙之處。閱讀的過程中，我時常會拿齣自己的 FreeBSD 係統進行對比和實驗，印證書中的理論，這種學以緻用的感覺非常棒。而且，書中還包含瞭很多最新的技術和改進，尤其是關於 NUMA（非統一內存訪問）架構的支持，這對於我們這種部署在大型服務器上的應用來說至關重要。這本書絕對是任何想要深入理解 FreeBSD 或進行係統級開發的人的必備讀物，它不僅提供瞭知識，更培養瞭一種對係統本質的深刻洞察力。

評分☆☆☆☆☆

作為一名多年 FreeBSD 用戶，我一直對 FreeBSD 的穩定性和高性能贊嘆不已。然而，在接觸《FreeBSD操作係統設計與實現（第二版）》之前，我對這種優越性背後的技術細節知之甚少。《FreeBSD操作係統設計與實現（第二版）》這本書，恰恰填補瞭我在這方麵的知識空白。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一次深入 FreeBSD 核心的探險。我特彆喜歡書中關於安全機製的闡述，例如權限模型、係統調用過濾以及沙盒技術等。這些內容讓我看到瞭 FreeBSD 在保障係統安全方麵所做的努力和設計考量。同時，作者對 C++ 語言在 FreeBSD 內核開發中的應用也進行瞭一些探討，這對於我這個 C++ 開發者來說，非常有啓發性。這本書的語言風格樸實而不失嚴謹，即使是一些復雜的概念，在作者的筆下也變得清晰易懂。我強烈推薦這本書給任何對 FreeBSD 操作係統有深入瞭解的需求的讀者，它一定會讓你對 FreeBSD 的認知提升到新的高度。

評分☆☆☆☆☆

寫得很好，網上都不一定找得到的一手資料。不過局限於篇幅，具體細節還是提得不多。

評分☆☆☆☆☆

便宜啊 裝訂的很棒的 看FreeBSD係統的首選

評分☆☆☆☆☆

4.4 5.2 的都買過瞭, 雖然沒怎麼看, 新版的必須入手

評分☆☆☆☆☆

質量應該是好的，就是紙張顔色白裏發烏，我寜可他是乳白色。

評分☆☆☆☆☆

最近買瞭很多書，真是很劃算

評分☆☆☆☆☆

夠看一陣子瞭

評分☆☆☆☆☆

非常內涵,經典之作

評分☆☆☆☆☆

買到英文版本的瞭，還以為是中文的

評分☆☆☆☆☆

非常內涵,經典之作