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罗秋明 著

图书标签:

• Linux
• 内核
• 系统编程
• C语言
• 操作系统
• 技术内幕
• 源码分析
• 驱动开发
• 性能优化
• 实战

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302451006

版次：1

商品编码：12086406

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-12-01

用纸：胶版纸

页数：773

字数：1200000

产品特色

内容简介

　　本书内容分成两篇，第一篇是基本框架，第二篇是文件系统及相关内容。在第一篇的各章中：第1章先对Linux进行简要介绍并给出本书分析时所用的模型；第2章从C语言程序、可执行文件到进程的虚存空间影像的全过程作为起点，给读者建立起进程用户空间管理的概念；然后第3章讨论物理页帧如何支撑这些虚存空间，并且讨论了与物理空间一致的内核空间的管理；接着第4章就是进程的概念、进程的组织、进程切换和进程的创建撤销等活动；第5章专门讨论进程调度和负载均衡问题；后面4章继续讨论进程间通信、系统调用、内核的并发活动和同步问题。第二篇开始讨论盘根错节的文件系统：先在第10章分析文件系统和VFS的基本概念；然后在第11章讨论页高速缓存及块缓存；第12章分析了VFS的通用文件访问操作；第13章讨论ext2文件系统的具体格式和操作细节；接着第14章讨论同步；第15章讨论内存回收问题；最后第16章和第17章讨论设备管理和块设备问题。
　　本书以内存模型和时空模型为主要参考来分析各章的相关内容，给出了比较直观的图示，这不仅对初学者非常有用，对希望了解Linux内核的读者和相关开发人员也非常有参考价值。

内页插图

前言/序言

　　每当想到操作系统，大多数读者脑海里浮现的应该是本科课程里反复强调的4大管 理——处理机（进程）管理、内存管理、文件管理和设备管理。但是我们一头扎入到Linux内核分析的书籍中，却发现这些概念在代码中似乎混杂在一起。读者可能已经看过《Linux内核设计与实现》、《深入理解Linux内核》、《深入Linux内核架构》、《深入理解Linux虚拟内存管理》或者《Linux内核源代码情景分析》、《Linux内核完全剖析》等书籍。它们的内容都非常出色，读完之后收获颇丰。但是除了长期使用并研究Linux的人，大多数国内的读者，特别是大学的本科生和研究生，读完之后总感觉有欠缺和大量的不解。原因也许在于上述书籍中不屑于提到的那些基本概念对于理解Linux内核却是必不可少的，没有了这些基本概念，所学到的知识就类似于对“如长矛”、“如莆扇”、“如柱子”、“如草绳”的正确却又不完整的认识。所以本书将尽量回答这些基本问题、努力做到“科普”的角色，帮助读者弄清楚Linux的设计原点并在心中形成一个Linux的全景“海图”。

《深入探索：操作系统原理与实践》 一、 绪论：数字世界的基石 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不与操作系统打交道。从智能手机上的应用流畅运行，到企业服务器稳定托管海量数据，再到超级计算机破解科学难题，这一切的背后，都离不开一个强大的操作系统。它就像是数字世界的指挥官，负责协调硬件资源，管理软件进程，并为用户提供一个友好的交互界面。 本书《深入探索：操作系统原理与实践》旨在带领读者穿越操作系统的神秘面纱，揭示其核心运作机制。我们将不仅仅满足于“知道”如何使用操作系统，而是要去“理解”它为何如此运作，其内在的逻辑和设计哲学是什么。我们相信，只有深刻理解了操作系统的运作原理，才能更高效地利用它，甚至在面对复杂问题时，能够洞察本质，提出更优的解决方案。 本书的内容涵盖了操作系统的主要组成部分，从最底层的硬件交互，到抽象的进程管理、内存管理、文件系统，再到网络通信和安全机制。我们将采用理论与实践相结合的方式，通过深入浅出的讲解，配以丰富的图示和代码示例，力求让复杂的概念变得易于理解。无论您是计算机科学专业的学生，有志于系统开发的技术爱好者，还是希望提升自身技术深度的IT从业者，本书都将是您不可多得的参考。 二、 硬件的语言：理解底层交互 任何软件的运行都离不开硬件的支持。操作系统作为连接软件和硬件的桥梁，其首要任务便是理解和管理硬件资源。本书的第一部分将聚焦于操作系统的底层交互。 CPU调度与中断处理： CPU是计算机的大脑，它执行指令，处理计算任务。操作系统如何决定哪个程序先运行，如何快速响应外部事件（如键盘输入、网络数据到达），这都依赖于精密的CPU调度算法和高效的中断处理机制。我们将深入探讨各种调度算法的优劣，如先到先服务、短作业优先、优先级调度、轮转调度等，并解析中断的产生、处理流程以及中断向量表的概念。理解中断，就是理解操作系统对外部事件的“即时反应”能力。 内存管理： 内存是程序运行的“工作台”。操作系统如何有效地分配和回收内存，如何避免程序之间的内存冲突，如何为程序提供一个看似“独立”的内存空间，这些都是内存管理的范畴。我们将详细介绍分段、分页、段页式等内存管理技术，以及虚拟内存的概念。虚拟内存通过将内存中的数据映射到硬盘空间，极大地扩展了程序的运行空间，并提供了内存保护机制。理解内存管理，就是理解程序运行的“空间秩序”。 I/O设备管理： 键盘、鼠标、硬盘、网卡等I/O设备是计算机与外界交互的通道。操作系统如何管理这些设备，如何屏蔽不同设备的差异，如何提高I/O效率，是I/O设备管理的关键。我们将探讨设备驱动程序的作用，缓冲技术、假脱机技术（SPOOLing）等提高I/O性能的策略，以及DMA（直接内存访问）等硬件加速技术。理解I/O设备管理，就是理解信息在“内外”的顺畅流动。 三、 进程与线程：并发的艺术 现代操作系统必须能够同时处理多个任务，这就是并发。并发的实现离不开进程和线程这两个核心概念。 进程的概念与管理： 进程是程序的一次执行实例，它拥有独立的内存空间、文件句柄等资源。操作系统需要有效地创建、终止、挂起和恢复进程。我们将深入研究进程的生命周期，进程控制块（PCB）的结构和作用，以及进程间通信（IPC）的各种机制，如管道、消息队列、共享内存、信号量等。理解进程，就是理解“独立工作的实体”。 线程的概念与管理： 线程是进程内更小的执行单元，同一进程内的线程共享该进程的资源，但拥有独立的执行栈和程序计数器。线程的引入可以提高程序的并发性和响应速度。我们将对比进程与线程的异同，讲解用户级线程和内核级线程的区别，以及线程同步与互斥的问题，如互斥锁、条件变量、自旋锁等。理解线程，就是理解“并行工作的微观视角”。 并发与同步问题： 当多个进程或线程同时访问共享资源时，容易出现数据不一致等问题，即并发问题。本书将详细剖析这些经典问题，如竞态条件（Race Condition）、死锁（Deadlock）、活锁（Livelock）等，并介绍解决这些问题的有效手段，如生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家就餐问题等。掌握并发与同步，就是掌握“多任务协作的协调艺术”。 四、 文件系统：数据的组织与持久化 数据是操作系统的核心。文件系统负责在持久化存储设备（如硬盘）上组织、存储、检索和管理数据。 文件系统的结构与原理： 我们将介绍文件系统的基本概念，如文件、目录、索引节点（inode）等。深入理解文件系统的组织结构，如FAT（文件分配表）、NTFS、Ext4等不同文件系统的设计思想，以及它们在文件查找、存储分配、目录管理等方面的实现方式。 文件I/O操作与性能优化： 本书将详细讲解文件系统的各种操作，如文件的创建、读取、写入、删除、重命名等，以及目录的操作。同时，我们将探讨文件I/O性能的瓶颈，并介绍相关的优化技术，如缓存、预读、写回延迟等。 数据一致性与可靠性： 文件系统需要保证数据的完整性和一致性，即使在系统崩溃或断电的情况下也能恢复。我们将讨论文件系统日志、写时复制（Copy-on-Write）等保证数据可靠性的技术。 五、 网络通信：连接世界 在当今互联互通的世界，网络通信能力已成为操作系统不可或缺的一部分。 网络协议栈： 我们将介绍TCP/IP协议栈的层次模型，并深入讲解各层协议的关键概念，如IP地址、端口、TCP的三次握手与四次挥手、UDP的特点等。 套接字编程接口（Socket API）： 套接字是进程间网络通信的端点。本书将介绍Socket API的使用，包括如何创建套接字、绑定地址、监听连接、建立连接、发送和接收数据等。我们将通过简单的客户端-服务器示例，帮助读者理解网络通信的基本流程。 网络I/O的实现： 操作系统如何高效地处理网络I/O，如何管理网络连接，以及阻塞I/O、非阻塞I/O、多路复用I/O（如select, poll, epoll）等不同的I/O模型，都将是本书的讨论重点。 六、 安全与权限：守护数字世界 安全性是操作系统的生命线。操作系统需要保护用户数据免受非法访问和恶意攻击。 用户与权限管理： 我们将深入探讨用户账户、组、文件权限、进程权限等概念，以及操作系统如何实现这些权限的控制。理解用户和权限管理，就是理解“谁能做什么”。 身份认证与访问控制： 操作系统如何验证用户的身份（如密码、密钥），以及如何根据身份决定用户是否能够访问某个资源，是安全的核心。我们将介绍常见的认证机制和访问控制模型。 系统安全机制： 本书还将简要介绍操作系统的一些高级安全特性，如安全审计、沙箱技术、内核安全增强等，以期帮助读者构建更安全的计算环境。 七、 操作系统接口：用户与系统的对话 用户和应用程序与操作系统进行交互，通常是通过系统调用（System Call）和 shell等接口。 系统调用： 系统调用是用户程序请求操作系统服务的方式。我们将讲解系统调用的机制，例如如何通过中断或陷阱进入内核模式，以及常见的系统调用类别，如进程控制、文件操作、内存管理、设备I/O等。 Shell 详解： Shell是用户与操作系统交互的命令行解释器。我们将深入分析Shell的工作原理，包括命令解析、管道、重定向、变量、脚本编程等。 八、 结语：持续的演进与探索 操作系统是一个不断发展和演进的领域。本书所介绍的原理和技术，是当前主流操作系统的基石，但随着硬件技术的进步和应用需求的提升，操作系统也在不断地革新。我们希望通过本书，为读者打下坚实的理论基础，培养深入分析和解决问题的能力，从而能够更好地适应和引领未来的技术发展。 《深入探索：操作系统原理与实践》不仅仅是一本书，更是一扇通往操作系统世界的大门。我们诚挚地邀请您，与我们一起踏上这场精彩的探索之旅，揭示数字世界的底层奥秘，掌握构建强大系统的核心能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版真的太舒服了，字体大小适中，行间距也刚刚好，长时间阅读眼睛也不会觉得疲劳。而且纸张的质感非常棒，摸起来很厚实，不是那种容易泛黄的廉价纸。封面设计也很有艺术感，一看就觉得是经过精心打磨的作品。我之前读过几本技术书籍，有些排版简直是灾难，密密麻麻的文字看得人头晕眼花，但这本书完全没有这个问题。每次翻开它，都有一种享受阅读的宁静感。作者在内容上的组织也很有条理，虽然我还没完全深入到技术细节，但从目录和章节的逻辑来看，就能感受到作者是经过深思熟虑的。比如，他并没有一开始就抛出晦涩难懂的概念，而是循序渐进地引导读者进入Linux的世界。这对于初学者来说，无疑是巨大的福音。我特别期待书中关于系统性能优化的章节，我一直觉得Linux的性能挖掘还有很大的潜力，希望能在这本书里找到一些实用的方法和思路。总之，这本书给我的第一印象就是“专业”和“用心”，不仅仅是技术内容的专业，更是制作上的专业。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在Linux环境下工作了多年的工程师，我一直在寻找一本能够让我对Linux有更深层次理解的书籍。我尝试过很多不同的读物，但很多都停留在“怎么用”的层面，缺乏对“为什么”的深入探讨。这本书，从我翻阅的几章来看，似乎正是弥补了这一块的空白。作者并没有回避那些稍显枯燥的技术细节，而是迎难而上，将它们抽丝剥茧地呈现在读者面前。我印象最深刻的是关于系统调用和信号处理的部分，作者非常细致地分析了它们在用户空间和内核空间之间的转换过程，以及其中的安全性和效率考量。这让我对Linux的稳定性和可靠性有了更深的认识。我一直在思考如何在我的日常工作中，更有效地利用Linux的特性来提高效率，本书中的一些对内核机制的阐述，让我开始重新审视自己的工作流程和方法。我希望书中能提供一些关于性能调优和故障排除的实际案例，那将对我非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感受就是，它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的老友在和我分享他的Linux心得。作者的语言风格非常平实，没有过多的术语堆砌，而是用一种非常接地气的方式来讲解那些看似高深的技术。我记得有一段关于启动过程的描述，作者用了一种非常生动的比喻，将整个复杂的启动流程描绘得活灵活现。这让我在理解Linux系统启动的每一个环节时，都觉得非常轻松。我之前一直觉得Linux的启动过程很神秘，但通过这本书的讲解，我发现原来它是如此的清晰和有逻辑。我非常期待书中关于设备驱动和内核模块的部分，我一直对硬件和软件之间的交互充满好奇，希望这本书能为我揭开这层神秘的面纱。总的来说，这本书让我感受到了作者对Linux的热情和深厚功底，阅读过程非常愉悦。

评分☆☆☆☆☆

我一直对操作系统底层的工作原理非常着迷，尤其是Linux，它开源的特性使得我们可以深入了解它的每一个角落。这本书的作者似乎对Linux内核有着极其深刻的理解，从他对各个子系统之间的联系和交互的描述中，我能感受到一种“洞若观火”的智慧。我记得有一段关于进程调度的讲解，作者用了一个非常生动的比喻，将复杂的调度算法一下子就变得通俗易懂。这让我意识到，真正的大师不仅仅是掌握了知识，更能将复杂的知识以最简单、最直接的方式传达给别人。我特别赞赏他没有简单罗列概念，而是通过分析实际场景和问题来引出相关的技术点，这样学习起来更有针对性，也更容易理解为什么这些技术是这样设计的。阅读过程中，我时不时会联想到自己实际工作中遇到的一些Linux相关的问题，书中的讲解似乎一下子就解开了我长久以来的疑惑。我迫不及待地想深入研究一下内存管理和文件系统的那几章，我一直觉得这两部分是Linux性能的瓶颈所在，如果能在这本书里找到一些突破性的见解，那将非常有价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织方式让我眼前一亮。作者显然花了很多心思来设计学习路径，从基础概念的引入，到复杂机制的深入剖析，过渡得非常自然。我尤其喜欢他通过图示来解释一些抽象的概念，那些清晰的流程图和架构图，极大地减轻了我的理解负担。例如，在讲解网络协议栈的时候，他没有直接给出枯燥的代码，而是通过图形化的方式展示了数据包的传输过程，让我一目了然。这对于我这种“视觉型”的学习者来说，简直是太友好了。我一直在寻找能够帮助我理解Linux系统是如何协同工作的，这本书在这方面做得非常出色。我迫不及待地想看看关于线程模型和同步机制的章节，我相信那里会有很多精彩的解读。这本书给我一种感觉，就是作者不仅仅是在传授知识，更是在传递一种思考问题的方式和解决问题的思路。

评分☆☆☆☆☆

书很好，正版，讲的详细，配的图很有用

评分☆☆☆☆☆

京东图书，正版图书，价格公道，送货快速。值得信赖。

评分☆☆☆☆☆

只能说，看着目录ok 因为这样才下的单，因为还没看

评分☆☆☆☆☆

京东买书，速度快，正品，放心

评分☆☆☆☆☆

有点难，需要有一定的基础

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

应该可以

评分☆☆☆☆☆

Linux技术内幕

评分☆☆☆☆☆

技术好书，把晦涩难懂的原理说的很清楚