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出版者:电子工业出版社

作者:张秋生

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-08

价格:30.00

装帧:平装

isbn号码:9787505361218

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《深入理解现代操作系统原理与实践》 内容概要： 本书旨在为系统级开发者、高级系统管理员以及对操作系统内核、底层机制有浓厚兴趣的技术人员，提供一套全面、深入且与时俱进的操作系统理论知识体系与实践指导。全书从计算机体系结构的基础出发，层层递进，剖析了现代主流操作系统（如Linux内核、类Unix系统及新兴的虚拟化技术）的核心组件、设计哲学与实现细节。本书严格聚焦于21世纪以来操作系统领域的发展方向，避免涉及任何已退出主流应用舞台的旧有技术或特定历史版本。 第一部分：系统基础与体系结构 本部分为后续深入学习奠定坚实的理论基础。首先回顾了现代处理器架构（如x86-64、ARMv8）的内存模型、缓存层次结构、指令集特性以及硬件辅助的虚拟化支持（如Intel VT-x/AMD-V）。 内存管理深度解析： 详细阐述了基于页表的多级页表结构、TLB（转换后援缓冲器）的工作机制、虚拟内存的动态映射与回收策略。重点分析了现代内核如何实现大页（Huge Pages）支持以优化性能，以及NUMA（非均匀内存访问）架构下内存访问的性能考量和优化方法。深入探讨了内核的内存分配器（如Slab/SLUB/Slob的演进）在高并发场景下的效率优化，并讲解了如何通过内存惩罚（Memory Hardening）技术增强系统安全性。 进程与线程模型： 不再拘泥于传统的进程/线程概念，而是聚焦于轻量级进程（LWP）、用户级线程库（如NPTL）的设计哲学。详细分析了现代调度器（如CFS，完全公平调度器）的时间片分配算法、抢占（Preemption）机制以及实时调度策略（SCHED_FIFO/SCHED_RR）的实现细节。同时，对上下文切换的开销分析和CPU亲和性（Affinity）的动态管理进行了深入探讨。 中断与异常处理： 剖析了现代系统中的中断描述符表（IDT）和APIC（高级可编程中断控制器）的配置与工作流程。重点讲解了软中断（Softirqs）和任务队列（Tasklets）在内核中如何实现中断上下文的延迟处理，以最小化中断延迟。 第二部分：核心子系统实现 本部分聚焦于操作系统赖以生存的核心服务模块的现代实现方式。 高级文件系统结构： 摒弃传统磁盘组织方式，本书专注于现代高性能日志文件系统（如ext4、XFS、Btrfs）的内部结构。详细解析了数据写入的一致性模型（Journaling）、延迟分配（Delayed Allocation）机制对写入性能的提升，以及索引节点（Inode）的缓存与查找优化。Btrfs部分，将重点介绍写时复制（CoW）的原理及其在快照和数据校验中的应用。 块设备I/O栈： 深入分析了现代I/O子系统的演变，从传统的缓冲区缓存（Buffer Cache）到现代的通用块层（Block Layer）。重点介绍I/O调度器（如MQ/Kyber/BFQ）的设计目标与适用场景，以及如何通过VirtIO等技术实现高效的虚拟化I/O。 系统调用接口（Syscall）： 分析了现代系统调用在用户态和内核态之间的陷阱（Trap）机制，以及系统调用参数的传递与验证过程。对比了传统的系统调用表与现代更安全的vdso/vsyscall机制，并探讨了seccomp等沙箱技术如何限制系统调用的权限。 第三部分：并发控制与同步原语 本部分是保障多核系统正确运行的关键。 同步机制的底层实现： 详尽讲解了自旋锁（Spinlocks）、互斥锁（Mutexes）以及信号量（Semaphores）在多核环境下的原子操作实现（如CAS指令）。重点分析了读写信号量的效率优化，以及屏障（Memory Barriers）在保证指令重排序可见性中的核心作用。 无锁（Lock-Free）数据结构： 引入现代并发编程的高级主题。探讨了如何使用原子操作实现无锁队列、无锁栈等基本数据结构，并分析了在不同硬件架构下，无锁编程对性能和正确性的挑战。 内核同步的死锁与活锁预防： 介绍了内核开发者用于调试和预防并发错误的高级工具和技术，例如锁层次结构（Lock Hierarchy）的强制执行和锁依赖检测（Lock Dependency Checking）。 第四部分：虚拟化、容器与安全性 本部分聚焦于当前云计算和安全领域的前沿技术。 操作系统级虚拟化（容器技术）： 深入剖析了Linux Namespaces（命名空间）和cgroups（控制组）这两个核心技术如何实现进程隔离、资源限制和安全强化。详细解释了它们与传统硬件虚拟化（如Hypervisor）在隔离级别和开销上的区别。 内核模块与扩展性： 讲解了内核模块（LKM）的加载、卸载机制，以及Netfilter/eBPF等动态扩展技术在不重启内核的情况下实现网络监控、跟踪和安全策略注入的能力。特别强调了eBPF在内核事件跟踪和性能分析中的革命性作用。 安全加固技术： 探讨了现代操作系统如何抵御内存攻击。内容涵盖地址空间布局随机化（ASLR）的实现细节、数据执行保护（NX Bit/DEP）的原理，以及更深层次的内核地址空间随机化（KASLR）。 本书结构严谨，技术深度高，适合有一定C语言基础，并希望从“使用者”转变为“理解者”和“设计者”的高级技术人员。书中所有代码示例均基于当前活跃维护的开源操作系统版本，确保知识的时效性和实用性。

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我是在一个二手书市场淘到这本书的，当时主要是冲着“中文版”这三个字去的，希望能找到一些针对国内网络环境优化的独特设置技巧，或者至少是符合当时国内服务器部署习惯的案例。然而，实际阅读后发现，这本书的内容更多聚焦于微软原版的标准功能实现，对于那些在特定地域环境下可能出现的网络兼容性问题或者第三方软件的集成优化，几乎没有涉及。比如，书中花了大量篇幅讨论如何通过命令行工具`netsh`来进行复杂的网络端口转发和防火墙规则配置，虽然步骤细致，但并没有结合当时流行的国产安全软件或特定行业应用的需求进行二次阐述。这使得这本书的适用性在很大程度上局限于纯粹、原生的Windows 2000环境搭建。对于需要进行定制化集成的用户来说，这本书提供的知识点更像是一个起点，后续还需要大量的实践和资料补充才能真正落地。它的叙事风格非常严谨，像是在进行一场学术报告，每一个技术名词的解释都力求精准无误，但这种严谨性也牺牲了一定的可读性和趣味性。

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这本书在网络服务理论方面的讲解，可以说是面面俱到，对于TCP/IP协议栈在Windows环境下的具体实现，比如Winsock的编程接口细节（虽然是理论性的讨论），讲解得相当深入。它详尽地拆解了DHCP租约的获取过程，ARP缓存的维护机制，以及SMB协议在不同版本间的兼容性细节。但是，这种深度也带来了另一个问题：对初学者极不友好。如果你不是一个有志于成为底层网络工程师的人，光是理解书中对“IPX/SPX协议栈在特定网卡驱动下的兼容性优化”的描述，就足够让人昏昏欲睡了。它缺乏将这些底层知识点与上层应用场景（比如如何优化一个高并发网站的性能瓶颈）进行有效结合的桥梁。读者看完后，可能会知道一个技术点是如何运作的，却不清楚在实际业务中，什么时候应该用A方案而不是B方案。总而言之，这是一本知识密度极高，但应用导向性相对较弱的参考书，更像是为那些已经有丰富经验，想把知识体系查漏补缺的资深人士准备的。

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这本书的封面设计倒是挺有年代感的，那种深蓝配上银灰的配色，一下子就把我拉回了那个安装着各种服务包、配置着复杂权限的时代。我本来是想找一本能快速上手、解决当前实际问题的操作指南，结果翻开目录，嚯，一下子就被那些关于NTFS权限的深入讲解、活动目录的架构设计，以及IIS的底层配置细节给“劝退”了。说实话，对于现在大部分用户来说，可能更关心的是如何通过图形界面快速部署Web应用，或者如何利用现代化的虚拟化技术来简化服务器管理。这本书明显是为那个年代的系统管理员量身定做的，它详尽地阐述了诸如DNS解析顺序、Kerberos认证流程这些基础但极其底层的知识点，读起来感觉就像在啃一本厚厚的官方技术手册，每一个步骤都要求你对操作系统内核有相当的理解。如果你只是想了解一下Windows Server的基本概念，这本书的深度可能会让你望而却步，它更像是一部“武功秘籍”，而不是一本“速成宝典”。它的价值在于构建坚实的基础理论框架，但对于追求效率的现代IT工作者而言，可能显得有些过于冗长和偏重理论推导了。

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我最遗憾的是，这本书对于集群和高可用性的介绍，放在今天的角度看，显得非常初级和不切实际。它详细介绍了故障转移集群（Failover Clustering）的安装和配置流程，包括仲裁盘的设置、心跳网络的规划等等，这些在当时绝对是尖端技术。但是，它所基于的技术框架和硬件依赖，与我们现在习以为常的虚拟化（如VMware或Hyper-V的动态迁移）相比，操作繁琐、冗余度高，而且恢复时间目标（RTO）也远高于现代标准。阅读这些章节的时候，我脑海里浮现的都是需要手动进行大量IP地址和存储路径调整的场景。如果这本书能稍微提及一些面向未来的架构趋势，哪怕是作为“展望”章节也好，其价值感会立刻提升。现在的技术迭代速度太快，一本过于侧重于特定版本硬件和软件绑定的教程，很容易迅速贬值。这本书更多地记录了一段历史，而不是提供了一套可以立刻投入生产环境的通用方法论。它更适合作为系统架构演进的历史研究材料，而不是一本实用的操作手册。

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从排版和插图的角度来看，这本书的制作工艺透露着那个年代的特色。大量的纯文本描述，配合着少量略显粗糙的截图，很多截图中的分辨率和颜色深度都让人感到怀旧。特别是涉及到注册表修改的部分，往往直接给出一长串的键值路径和十六进制数据，要求读者必须具备极高的专注力来避免输入错误。对于习惯了现代图形化配置工具的读者来说，这种“硬核”的学习方式无疑是一次巨大的挑战。我曾经尝试对照书中的步骤，去模拟配置一个IIS的Web站点权限，结果发现由于软件补丁和后续服务包的更新，书上描述的某个安全选项在我的现代测试机上已经找不到对应位置了。这再次印证了，这本书的时效性限制非常明显，它的价值停留在特定时间点上。它对安全性的讲解，更多的是基于“封堵已知漏洞”的思路，而不是现在强调的“纵深防御”和“零信任”理念，这使得我们在应用其安全配置建议时，必须进行大量的现代化改造。

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