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出版者:電子工業齣版社

作者:電子工業齣版社

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2000-12-01

價格:35.0

裝幀:

isbn號碼:9787505364547

叢書系列:

圖書標籤:

• PowerBuilder
• PB7
• 程序設計
• 開發工具
• 數據庫
• 客戶端開發
• Visual Basic
• 軟件開發
• 編程入門
• 經典教程

好的，這是一份關於一本名為《深入理解Linux內核》的圖書簡介，內容詳盡，旨在吸引對操作係統底層技術感興趣的讀者。 --- 圖書名稱：《深入理解Linux內核：從硬件到應用的全景解析》 作者：[虛構作者名，例如：王誌強、李明德] 齣版信息：[虛構齣版社，例如：電子工業齣版社、人民郵電齣版社] --- 圖書簡介： 《深入理解Linux內核：從硬件到應用的全景解析》是一部麵嚮係統程序員、內核開發者、資深係統工程師以及所有渴望洞悉現代操作係統奧秘的讀者的重量級著作。本書以當前主流的穩定版Linux內核（如5.x係列或6.x係列早期版本）為藍本，進行全麵、深入的剖析，旨在揭示Linux係統在處理復雜任務、管理係統資源以及實現高性能運行背後的核心機製。 本書的結構設計遵循“自底嚮上、逐步深入”的原則，確保即便是麵對高度抽象的內核概念，讀者也能建立起清晰、直觀的認知框架。我們堅信，理解Linux的性能和行為，必須從硬件交互的基礎開始。 第一部分：奠基與啓動——引導流程的奧秘 本部分著重於係統的“生命起源”——從按下電源按鈕到第一個用戶進程啓動的全過程。 第一章：體係結構概述與匯編基礎 首先迴顧現代x86-64架構的特性，重點關注保護模式、分頁機製以及中斷描述符錶（IDT）。我們將詳細講解BIOS/UEFI如何初始化硬件，並將控製權移交給Bootloader（如GRUB）。隨後，深入分析Bootloader如何加載內核鏡像，並設置初始的頁錶，最終跳轉到內核的入口點（`start_kernel`）。這一章對理解後續所有內存管理和中斷處理至關重要。 第二章：內核初始化與數據結構建立 內核的“蘇醒”過程是復雜而精妙的。本章詳述`start_kernel`函數內部的調用鏈，包括頁內存管理器的初始化（Buddy System的建立）、夥伴係統、slab分配器的準備工作，以及如何初始化核心數據結構如進程描述符（`task_struct`）的骨架。我們將探討內存區域描述符（`mem_map`）的建立，以及如何配置早期的內核日誌係統。 第三章：中斷與異常處理框架 硬件與軟件交互的橋梁——中斷。本章細緻講解瞭可編程中斷控製器（APIC）的配置、中斷嚮量的分配與映射。我們不僅講解中斷的硬件觸發流程，更深入分析內核如何通過通用中斷處理框架（如中斷描述符、中斷處理程序鏈錶）來分發和處理來自計時器、鍵盤、磁盤等設備的信號。理解中斷延遲的根源，始於本章。 第二部分：資源管理的核心——內存、進程與調度 這是操作係統的“心髒”部分，決定瞭係統資源的分配效率和公平性。 第四章：虛擬內存管理（VMM）的精髓 內存管理是Linux最復雜但也是最核心的模塊之一。本章詳細拆解虛擬地址到物理地址的轉換過程，重點分析多級頁錶結構、TLB（Translation Lookaside Buffer）的刷新機製以及Huge Pages的應用場景。我們將深入研究內核內存分配器，包括Slab/SLUB/SLOB的演進與選擇，以及用戶空間內存分配（如`malloc`背後的`brk`/`mmap`係統調用）是如何與內核協同工作的。我們還會分析內存壓縮（kswapd）和內存去重（KSM）的工作原理。 第五章：進程管理與上下文切換 進程（Process）與綫程（Thread）的本質區彆在Linux中被統一模型所抽象。本章詳述`task_struct`的完整結構，以及進程描述符的生命周期管理。我們詳盡分析上下文切換（Context Switch）的開銷與優化，包括寄存器保存、棧的切換，以及TLB的維護策略。對CFS（Completely Fair Scheduler）的剖析將是本章的重點，包括其核心數據結構——紅黑樹，以及時間片分配的公平性保障機製。 第四章：進程調度器深入解析（CFS與實時調度） 本章專注於調度策略。CFS如何通過虛擬運行時（vruntime）確保公平性？負載均衡（Load Balancing）機製在多核係統中的實現細節是什麼？我們還將對比CFS與實時調度策略（SCHED_FIFO, SCHED_RR）的工作差異，以及如何通過`nice`值和`cgroups`來控製進程優先級和資源份額。 第三部分：I/O與設備交互——係統調用的門廊 係統調用是用戶空間與內核交互的唯一正式途徑。本部分解析I/O棧的深度實現。 第七章：係統調用接口與用戶態/內核態轉換 本章詳細描繪係統調用（如`read`, `write`, `open`）的執行路徑。從用戶空間的glibc封裝，到內核中的係統調用錶查找，再到參數的校驗和傳遞。我們將分析不同CPU架構下（特彆是x86-64）如何利用特定指令（如`syscall`/`sysenter`）實現快速的模式切換，以及內核棧與用戶棧的隔離。 第八章：塊設備與文件係統I/O 文件係統是數據的持久化載體。我們將以Ext4為例，剖析其元數據結構、目錄項緩存（dentry cache）和inode緩存的維護。隨後，深入探究頁緩存（Page Cache）在讀寫操作中的核心作用，以及I/O調度器（如Deadline, Noop, MQ/BFQ）如何優化磁盤訪問的物理尋道效率。分析`O_DIRECT`等特殊標誌如何繞過緩存機製。 第九章：字符設備、網絡棧與驅動模型 本章覆蓋瞭非塊設備的交互，特彆是網絡通信。我們將簡要介紹字符設備驅動的注冊與文件操作（`fops`）機製。隨後，重點解析Linux網絡棧的結構，從Socket接口到驅動層的DMA傳輸，包括數據包如何在內核中經曆路由查找、校驗、協議棧處理（TCP/IP）。 第四部分：係統的高級特性與調試 理解高級特性對於性能調優和問題排查至關重要。 第十章：同步原語與並發控製 內核是一個高度並發的運行環境。本章詳盡介紹內核中用於保護共享資源的關鍵同步機製：自鏇鎖（Spinlock）、互斥鎖（Mutex）、信號量（Semaphore）以及RCU（Read-Copy-Update）。我們會分析不同鎖在不同場景下的適用性與性能權衡，特彆是RCU在讀多寫少場景下的性能優勢。 第十一章：內核模塊、追蹤與調試工具 如何安全地擴展內核功能？本章講解LKM（Loadable Kernel Module）的生命周期管理與符號導齣。隨後，本書將重點介紹現代內核調試利器：Kprobes、Ftrace框架和eBPF的底層機製。通過實例演示如何使用這些工具來追蹤特定函數的執行耗時、分析係統調用延遲和監控調度器行為。 --- 本書特色： 1. 源碼導嚮性強： 每一章節的關鍵數據結構和算法都直接引用並分析瞭對應內核版本的源碼片段，使理論與實踐緊密結閤。 2. 聚焦現代實踐： 不停留在過時的內核版本，而是緊密圍繞當前生産環境中最常使用的內核特性進行講解。 3. 兼顧宏觀與微觀： 既提供從啓動到關機的高層流程圖，也深入到匯編指令和特定鎖原語的細節實現。 4. 麵嚮實戰問題： 書中穿插瞭大量“為什麼會這樣？”、“如何優化？”的實戰案例，如緩存僞共享、鎖競爭、I/O瓶頸的定位方法。 目標讀者： 希望成為Linux內核開發者的工程師。 負責高並發、高性能服務器集群的係統架構師和運維工程師。 正在研究操作係統原理的計算機科學專業學生和研究人員。 希望深入理解自己所用軟件性能瓶頸的中間件開發者。 《深入理解Linux內核》不僅僅是一本參考手冊，它更像是一份詳盡的“尋寶圖”，帶領你穿越迷霧，直抵操作係統的核心，掌握構建和優化現代計算係統的根本力量。閱讀完本書，你將不再是Linux的使用者，而是其深刻的理解者和駕馭者。

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