Microsoft Windows 2000 技術內幕(第3版)(影印版)

Microsoft Windows 2000 技術內幕(第3版)(影印版) pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

出版者:北京大學齣版社
作者:(美)David A.solomon Mark E.Russinovich
出品人:
頁數:903
译者:
出版時間:2001-04-01
價格:148.00元
裝幀:平裝
isbn號碼:9787900632708
叢書系列:
圖書標籤:
  • 計算機
  • windows
  • Windows 2000
  • 技術內幕
  • Windows操作係統
  • 編程
  • 係統架構
  • 內核
  • 驅動程序
  • API
  • 微軟
  • 影印版
  • 計算機科學
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具體描述

  本書是最新的有關Microsoft Windows 2000 體係結構和核心技術的指導手冊,通過對本書的學習,您將瞭解微軟最重要操作係統的深層次運作方式。本書在寫作過程中,充分瞭解瞭Windows 2000源代碼,並得到瞭産品開發小組的大力支持,從而為讀者提供瞭Windows 2000詳細的技術資料。書中詳述瞭最新的有關Microsoft Windows 2000的概念和術語、核心內容、源代碼特性及係統組成部分和工具說明,嚮您展示瞭Microsoft Windows 2000深層次的技術。簡言之,本書包含瞭開發人員調試代碼和進行最佳設計決策所需的詳細技術內容,是係統管理員瞭解係統性能並進行故障排除的一本極有價值的參考書。

操作係統底層原理的深度剖析:從硬件到內核的係統架構設計(未涉及Windows 2000相關內容) 第一部分:現代操作係統核心理論與設計哲學 一、 操作係統基礎架構的演進與核心目標 本書旨在深入探討現代通用型操作係統(OS)的設計哲學、核心組件架構,以及為實現高效能、高可靠性和多用戶環境所采用的關鍵技術。我們將從操作係統的基本功能齣發,係統地解析不同設計範式(如宏內核、微內核、混閤內核)的優劣及其在實際係統中的權衡取捨。 1. 操作係統的核心職能定義: 資源管理(CPU、內存、I/O)、進程/綫程管理、文件係統抽象、用戶接口與安全機製的構建。 2. 係統調用接口與用戶態/內核態切換機製: 深入分析不同硬件架構(如x86/x64)中特權級彆(Rings)的設計,係統調用(System Call)的上下文保存、參數傳遞和返迴流程的效率優化。 3. 操作係統的啓動過程(Bootstrapping): 從硬件復位(Reset)到內核完全加載並開始調度第一個用戶進程的完整鏈條解析。這包括固件(如UEFI/BIOS)的角色、引導加載程序(Bootloader)的職責,以及內核初始化(Kernel Initialization)的關鍵步驟,如內存管理單元(MMU)的配置、中斷嚮量錶的建立等。 二、 進程與綫程管理的高級議題 現代計算的基石在於並發性。本篇將專注於如何高效地管理和調度係統中執行流體的單位——進程和綫程。 1. 進程間通信(IPC)機製的全麵比較: 詳細對比管道(Pipes)、消息隊列(Message Queues)、共享內存(Shared Memory)、信號量(Semaphores)和套接字(Sockets)在同步性、數據傳輸量和延遲方麵的錶現,並探討異步通信的實現模式。 2. 綫程模型與並發控製: 分析用戶級綫程與內核級綫程的映射關係。重點剖析同步原語(Synchronization Primitives)的設計與應用,如互斥鎖(Mutexes)、讀寫鎖(Read-Write Locks)和條件變量(Condition Variables),以及如何避免死鎖(Deadlock)和活鎖(Livelock)的檢測與預防算法。 3. 調度算法的性能分析: 探討分時操作係統(Time-Sharing OS)中的各種調度策略,包括先來先服務(FCFS)、最短作業優先(SJF)、優先級調度(Priority Scheduling)以及時間片輪轉(Round Robin)。更重要的是,我們將研究現代多核係統中的負載均衡(Load Balancing)和親和性(Affinity)技術如何優化緩存命中率和係統吞吐量。 第二部分:內存管理與虛擬化技術 三、 虛擬內存係統:抽象、保護與性能 虛擬內存是操作係統提供進程隔離和高效內存利用的關鍵技術。本部分將詳細闡述其底層實現。 1. 分頁(Paging)機製的深入剖析: 解析頁錶(Page Table)的結構、多級頁錶的構建方式(如四級頁錶),以及地址轉換(Address Translation)的硬件加速過程(TLB - Translation Lookaside Buffer)。討論TLB的命中率對係統性能的影響。 2. 內存分配與迴收策略: 分析內核空間和用戶空間內存管理器的差異。研究夥伴係統(Buddy System)、slab分配器等技術如何減少內部碎片和外部碎片,並探討內存碎片化對係統長期穩定性的影響。 3. 內存保護與訪問控製: 解釋內存保護位(Protection Bits)如何用於實現讀/寫/執行權限分離,以及內核如何響應和處理缺頁中斷(Page Faults),包括按需調頁(Demand Paging)和預取(Prefetching)策略。 四、 緩存一緻性與內存屏障 在多核處理器環境中,如何確保所有處理器看到內存數據的最新一緻性是至關重要的。 1. 緩存一緻性協議概述: 介紹MESI(Modified, Exclusive, Shared, Invalid)等主流緩存一緻性協議的基本原理,以及硬件如何通過嗅探(Snooping)或目錄(Directory-based)機製來維持一緻性。 2. 內存屏障(Memory Barriers/Fences)的應用: 闡述編譯器優化和處理器亂序執行可能導緻的數據可見性問題,以及在編寫高性能並發代碼時,使用內存屏障指令來強製執行特定的內存訪問順序的重要性。 第三部分:文件係統與I/O子係統 五、 現代文件係統結構與設計 文件係統是持久化數據存儲的接口。本部分聚焦於現代日誌式文件係統的核心概念。 1. 日誌與事務處理: 深入研究日誌(Journaling)機製如何確保文件係統在非正常關閉後數據的一緻性。解析寫前日誌(Write-Ahead Logging - WAL)的原理及其在提高恢復速度方麵的作用。 2. 數據布局與索引結構: 對比B樹(B-Tree)、B+樹在文件係統元數據管理中的應用,探討i節點(Inode)結構、目錄項的組織方式,以及如何優化大文件和小文件的存儲效率。 3. 緩存與預讀機製: 分析文件係統緩存層(如頁緩存 Page Cache)的設計,以及如何通過智能預讀算法來預測用戶接下來的I/O需求,從而減少磁盤訪問延遲。 六、 I/O子係統的抽象與設備驅動 I/O子係統負責連接高速CPU與相對緩慢的外部設備。 1. 塊設備與字符設備的分離: 探討操作係統如何通過統一的接口抽象來管理不同類型的硬件設備。 2. 中斷處理與延遲: 詳細分析硬件中斷的産生、中斷控製器(PIC/APIC)的作用,以及軟中斷/下半部(SoftIRQs/Bottom Halves)在減少中斷處理耗時和提高係統響應速度中的角色。 3. 直接內存訪問(DMA)的原理與安全考量: 研究DMA如何允許設備直接讀寫係統內存,從而解放CPU,並討論IOMMU(Input/Output Memory Management Unit)在實現設備隔離和內存保護中的關鍵作用。 第四部分:安全性、隔離性與可擴展性 七、 操作係統安全模型與訪問控製 安全是現代操作係統的核心約束條件之一。 1. 權限模型探討: 比較基於身份的訪問控製(DAC)和基於角色的訪問控製(RBAC)。深入分析訪問控製列錶(ACLs)的實現機製,以及如何安全地管理文件和對象的所有權。 2. 沙箱(Sandboxing)與權限分離: 研究如何通過嚴格的權限分離和最小權限原則,構建隔離的執行環境,以限製潛在惡意代碼對係統的破壞範圍。 八、 虛擬化技術與Hypervisor基礎 探討操作係統如何被“虛擬化”,以及虛擬化層如何與底層硬件交互。 1. Type-1 與 Type-2 虛擬化架構對比: 分析硬件輔助虛擬化(如Intel VT-x/AMD-V)如何簡化Hypervisor的設計,並研究特權指令的捕獲與模擬機製。 2. 資源隔離與性能開銷: 討論在虛擬化環境中,CPU調度、內存頁錶管理(如EPT/RVI)以及I/O虛擬化(如SR-IOV)帶來的性能挑戰與解決方案。

著者簡介

圖書目錄

HistoricalPerspective
Foreword
Acknowledgments
Introduction
CHAPTERONE
ConceptsandTools1
FoundationConeeptaandTerma
Win32API
Services,Functions,andRoutines
Processes,Threads,andJobs
VirtualMemory
KernelModevs.UserMode
ObjectsandHandles
Security
Registry
Unicode
DiggingIntoWindowe2000Internals
ToolsontheCompanionCD
PerformanceTool
Windows2000SupportTools
Windows2000ResourceKits
KernelDebuggingTools
PlatformSoftwareDevelopmentKit(SDK)
DeviceDriverKit(DDK)
SystemsInternalsTools
CHAPTERTWO
SystemArchitecture
RequirementsandDesignGoals
OperatingSystemModel
PortabilitySymmetrioMultiprocessing
Scalability
ArchitectureOverview
Windowe2000ProductPackaging
CheckedBuild
Multiprocessor-SpecificSystemFiles
KeySyetemComponenta
EnvironmentSubsystemsandSubsystemDLLs
Ntdll.dll
Executive
Kernel
HardwareAbstractionLayer
DeviceDrivers
PeeringintoUndocumentedInterfaces
SystemProcesses
CHAPTERHTREE
SystemMechanisms
TrapDiapatehing
InterruptDispatching
ExceptionDispatching
SystemServiceDispatching
ObjectManager
ExecutiveObjects
ObjectStructure
Synchronization
KernelSynchronization
ExecutiveSynchronization
SyetemWorkerThreads
Windows2000GlobalFlags
LoealProcedureCalls(LPCs)
CHAPTERFOUR
StartupandShutdown
BootProeees
Preboot
TheBootSectorandNtldr
InitializingtheKernelandExecutiveSubsystems
Smss,Csrss,andWinlogon
SafeMode
DriverLoadinginSafeMode
Safe-Mode-AwareUserPrograms
BootLogginginSafeMode
RecoveryConsole
Shutdown
SystemCraehee
WhyDoesWindows2000Crash?
TheBlueScreen
CrashDumpFiles
CHAPIERFIVE
ManagementMechanisms215
TheRegistry
RegistryDataTypes
RegistryLogicalStructure
RegistryInternals
Services
ServiceApplications
ServiceAccounts
TheServiceControlManager
ServiceStartup
StartupErrors
AcceptingtheBootandLastKnow
ServiceFailures
ServiceShutdown
SharedServiceProcesses
ServiceControlPrograms
WindowsManagementInstrumentation
WMIArchitecture
Providers
TheCommonInformationModelandtheManagedObject
FormatLanguage
TheWMINamespace
ClassAssociation
WMIImplementation
WMISecurity
CHAPTERSIX
Processes,Threads,andJobs
ProceesInternals
DataStructures
KernelVariables
PerformanceCounter!
RelevantFunotions
RelevantTools
FlowofCteatePloeess
Stage1:OpeningtheImagetoBeExecuted
Stage2:CreatingtheWindows2000ExecutiveProcessObject
Stage3:CreatingtheInitialThreadandItsStackandContext
Stage4:NotifyingtheWin32SubsystemAboutthe
NewProcess
Stage5:StartingExecutionoftheInitialThread
Stage6:PerformingProcessInitializationinthe
ContextoftheNewProcess
ThreadInternals
DataStructures
KernelVariables
PerformanceCounters
RelevantFunctions
RelevantTools
FlovrofCleateThread
ThreadScheduling
OverviewofWindows2000Scheduling
PriorityLevels
Win32SchedulingAPls
RelevantTools
Real-TimePriorities
InterruptLevelsvs.PriorityLevels
ThreadStates
Quantum
SchedulingDataStructures
SchedulingScenarios
ContextSwitching
IdleThread
PriorityBoosts
JobOblects
CHAPIERSEVEH
MemoryManagementa7a
MemoryManagerComponents
ConfiguringtheMemoryManager
ExaminingMemoryUsage
ServicestheI
· · · · · · (收起)

讀後感

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用戶評價

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這本書最大的價值在於它不迴避技術細節,而是選擇將Windows 2000的底層架構赤裸裸地展現在讀者麵前。我曾花瞭大量時間鑽研其關於網絡協議棧的章節,特彆是TCP/IP的實現細節。書中對Winsock API的深入解析,以及對數據包在網絡接口層、傳輸層、應用層之間流轉過程的詳細描述,讓我徹底理解瞭網絡通信的本質。理解數據包是如何被封裝、路由、解封裝的,對於調試網絡連接問題、分析網絡流量至關重要。書中還對DNS(域名係統)的內部工作機製進行瞭細緻的講解,這讓我明白瞭一個簡單的域名背後所涉及的復雜查詢過程和緩存機製。此外,關於SMB(服務器消息塊)協議的剖析,也幫助我理解瞭Windows文件共享和打印服務的工作原理,以及其中可能存在的安全隱患。書中對網絡服務的配置和管理也提供瞭很多實用的指導,雖然是針對Windows 2000,但很多配置思路和原理在後來的Windows Server版本中依然適用。例如,通過理解SMB協議的握手過程,我能夠更好地排查文件共享訪問緩慢或失敗的問題。

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這本書關於Windows 2000的I/O係統和設備驅動模型的描述,對我理解操作係統如何與硬件進行交互提供瞭寶貴的視角。它詳細闡述瞭I/O請求包(IRP)的生成、傳遞和處理過程,以及設備驅動程序在其中的角色。理解中斷處理、DMA(直接內存訪問)等概念,讓我能夠更深入地理解硬件的工作原理以及操作係統如何高效地管理硬件資源。書中對文件係統(NTFS)的深入剖析,包括其目錄結構、文件分配錶、安全描述符等,讓我能夠理解文件是如何被存儲、訪問和管理的。對捲管理器(Volume Manager)和文件係統驅動程序的解釋,也幫助我理解瞭磁盤分區的概念以及不同文件係統之間的轉換。即使在今天,很多操作係統底層的I/O處理邏輯和文件管理思想,依然可以從這本書中找到其發展的脈絡。

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這本書關於Windows 2000的進程和綫程生命周期的管理,以及它們之間的通信機製的介紹,讓我對操作係統的核心功能有瞭更深入的理解。它不僅僅是簡單地介紹瞭創建、終止進程和綫程的API,而是深入到瞭進程和綫程的各種狀態(如就緒、運行、阻塞、終止),以及狀態之間的轉換。書中對進程間通信(IPC)方法的詳細比較和分析,包括管道、消息隊列、內存映射文件、RPC(遠程過程調用)等,為我提供瞭在不同應用場景下選擇最適閤通信方式的理論基礎。我曾經在開發分布式應用程序時,利用書中關於RPC的知識,成功地實現瞭不同服務器之間的功能調用。理解進程和綫程的調度優先級,以及它們如何影響應用程序的響應速度,對於優化程序性能至關重要。書中對綫程同步機製的講解,比如互斥鎖、信號量、事件等,也為我解決多綫程編程中的並發問題提供瞭重要的工具。

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這本書中的係統管理和故障排除部分,是我最常翻閱的章節之一。雖然是老版本係統,但它對於理解一些基礎的管理思想和排錯思路仍然極具價值。書中詳細介紹瞭Windows 2000的服務控製管理器(SCM),以及如何管理係統服務,這讓我理解瞭Windows啓動過程中各個服務的依賴關係和啓動順序。對事件日誌係統的深入剖析,也讓我學會瞭如何通過分析日誌來定位係統故障的根源。書中還提供瞭大量的命令行工具和注冊錶項,用於監控係統性能、診斷網絡問題以及進行深度的係統配置。我曾經利用書中介紹的一些性能計數器來監控CPU、內存和磁盤的使用情況,這對於及時發現係統瓶頸非常有幫助。即使在處理更現代的Windows係統時,很多排查問題的思路和方法,依然可以從這本書中找到靈感。例如,書中關於內存泄漏的排查技巧,即使是今天,很多原理依然是適用的。

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我曾經以為自己對Windows的操作已經足夠熟悉,但閱讀這本書後,纔發現我對操作係統內部的理解是多麼膚淺。書中對設備驅動程序的開發和管理進行瞭深入的探討,這讓我瞭解瞭硬件如何與操作係統進行交互。從基本的輸入輸齣端口到復雜的總綫架構,再到驅動程序的加載、卸載和調試過程,都講解得非常透徹。理解驅動程序的工作原理,對於解決硬件兼容性問題、分析係統死鎖和藍屏錯誤非常有幫助。書中還涉及瞭內核模式和用戶模式的界限,以及它們之間的通信機製,這讓我明白為什麼一些低級錯誤會導緻整個係統崩潰,而另一些則隻會影響到特定的應用程序。對I/O請求包(IRP)的處理流程的詳細描述,更是讓我對Windows 2000處理各種I/O請求的機製有瞭直觀的認識。即使我現在已經不再直接開發驅動程序,但書中關於中斷處理、DMA(直接內存訪問)等概念的講解,仍然為我理解現代操作係統的底層設計提供瞭寶貴的視角。

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從技術實現的深度上來說,這本書對於Windows 2000的內存管理機製的剖析,是我閱讀過的所有關於Windows的書籍中最詳盡的之一。它不僅僅是籠統地介紹虛擬內存,而是深入到物理內存、虛擬地址空間、頁目錄、頁錶項、TLB(Translation Lookaside Buffer)等底層細節。理解這些概念,能夠幫助我更好地理解應用程序的內存占用情況,以及如何優化內存使用以提高性能。書中對內存分配和釋放的整個生命周期的詳細描述,讓我明白瞭為什麼有時候應用程序會齣現內存泄漏,以及如何去診斷這些問題。對內存保護機製的講解,也讓我理解瞭為什麼不同進程的內存是隔離的,以及如何防止一個進程訪問另一個進程的內存。即使現在已經使用更高級的內存管理工具,書中對底層內存管理的理解,仍然為我提供瞭深刻的洞察力,幫助我理解這些工具的工作原理。

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我發現這本書對於理解Windows 2000的進程管理和綫程調度機製的講解,是我在其他書籍中很少看到的。它不僅僅是列齣瞭一些API函數,而是深入到CPU的調度算法、優先級管理、多處理器支持等方麵。理解進程和綫程的區彆,以及它們是如何在CPU上運行的,對於編寫高效的多綫程應用程序至關重要。書中對上下文切換的詳細描述,讓我明白瞭為什麼在多任務環境中,係統會存在一定的性能開銷。對進程間通信(IPC)機製的多種實現方式,如管道、消息隊列、共享內存等的深入分析,也為我提供瞭在不同場景下選擇最閤適通信方式的依據。我曾經利用書中提供的關於綫程同步機製(如互斥量、信號量)的知識,成功地解決瞭多個綫程訪問共享資源時齣現的競態條件問題。即使現在使用更高級的並發編程模型,書中關於底層綫程管理的知識依然是理解這些模型的基礎。

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這本書的齣版,無疑是為那些希望深入瞭解Windows 2000操作係統內部運作機製的專業人士和高級用戶打開瞭一扇寶貴的大門。我尤其欣賞書中對核心組件的細緻剖析,例如,它詳細解釋瞭NT內核的架構,包括內存管理器、進程調度器、I/O管理器等關鍵部分的協同工作原理。閱讀這部分內容,仿佛置身於一個龐大的計算機係統中,能夠親眼目睹數據如何在不同的層級之間傳遞,係統資源如何被高效地分配和管理。書中對虛擬內存機製的講解尤其深刻,它不僅僅是簡單地描述瞭分頁和交換的概念,而是深入到頁麵錶、TLB(Translation Lookaside Buffer)等細節,讓讀者能夠理解Windows 2000如何巧妙地利用物理內存和硬盤空間來支持大型應用程序的運行,同時避免內存不足導緻的係統崩潰。此外,對綫程管理和進程間通信(IPC)機製的深入探討,也讓我對多任務處理和應用程序之間的協作有瞭全新的認識。書中提供的各種API函數和數據結構,雖然有些年代感,但其底層邏輯和設計思想至今仍有參考價值,很多現代操作係統在概念上都有其影子。我曾經在工作中遇到過一些棘手的性能問題,通過迴顧書中關於CPU調度和內存訪問模式的章節,竟然找到瞭啓發性的綫索,雖然不能直接解決當下的問題,但它提供瞭一個理解問題根源的框架。

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這本書關於Windows 2000的注冊錶結構和訪問方法的闡述,讓我對操作係統配置的復雜性和精細化有瞭全新的認識。它不僅僅是介紹瞭一些常用的注冊錶項,而是深入到注冊錶項的層次結構、數據類型,以及如何通過編程接口來讀取和修改注冊錶。書中對注冊錶備份和恢復機製的討論,也讓我意識到瞭注冊錶的重要性以及潛在的風險。我曾經利用書中介紹的一些注冊錶工具,對係統進行過一些深度定製,從而實現瞭一些自動化任務和個性化設置。雖然現在很多配置都通過圖形界麵完成,但理解注冊錶的底層邏輯,能夠幫助我更深入地理解這些配置項的含義,以及在遇到GUI無法解決的問題時,找到更根本的解決方案。書中對注冊錶中的權限控製的講解,也讓我明白瞭為什麼某些用戶能夠修改某些配置,而另一些用戶則不行,這對於理解多用戶操作係統的安全機製非常重要。

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我最近開始研究Active Directory服務,而這本書中的相關章節,雖然是針對Windows 2000時代的,卻提供瞭非常紮實的基礎知識。它詳細闡述瞭NTFS文件係統的工作原理,包括其強大的權限管理、日誌功能以及對大文件和長文件名的支持。理解NTFS的內部結構,對於排查文件訪問權限問題、優化文件存儲性能至關重要。書中對注冊錶結構的講解也十分詳盡,它揭示瞭Windows 2000係統中各種配置信息的存儲方式,以及應用程序和係統如何通過讀寫注冊錶來動態調整行為。雖然注冊錶是一個非常敏感的區域,但通過這本書的引導,我能夠更有信心地去理解和修改其中的關鍵項,從而實現一些個性化的係統設置。此外,書中對於安全子係統的剖析,包括用戶認證、訪問控製列錶(ACL)的工作方式,以及加密機製的應用,都為我打下瞭堅實的安全基礎。在今天,盡管Windows 2000已經過時,但其安全模型中的許多核心理念,比如基於角色的訪問控製(RBAC)的雛形,仍然是現代Windows安全體係的重要組成部分。我尤其對書中關於Kerberos認證協議的解釋印象深刻,它幫助我理解瞭分布式環境中用戶身份驗證的復雜性,以及如何確保通信的安全性。

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