UNIX奥秘 第 二版 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:(美)James C.Armstorng

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-01-01

价格:108.0

装帧:

isbn号码:9787505354975

丛书系列:

图书标签:

• UNIX
• 操作系统
• 编程
• 技术
• 计算机科学
• 第二版
• 经典
• 深入理解
• 系统编程
• 内核

《操作系统原理与实现：从底层到应用》 图书简介 在当今信息技术飞速发展的时代，操作系统作为连接硬件与应用程序的桥梁，其重要性不言而喻。然而，市面上许多操作系统书籍往往侧重于某一特定操作系统的使用或高级应用编程，对于支撑这一切的底层机制和核心原理却讲解得不够深入和系统。《操作系统原理与实现：从底层到应用》正是为了填补这一空白而创作的。 本书旨在为计算机科学专业的学生、系统级软件工程师以及所有对操作系统底层机制抱有浓厚兴趣的读者，提供一个全面、深入且实践性强的学习路径。我们不局限于介绍某个商业操作系统的特定命令或配置，而是致力于剖析操作系统的通用设计思想、核心功能模块的实现细节以及它们之间复杂的交互关系。 第一部分：基础架构与引导 本书的开篇将带读者深入理解操作系统的基本概念和历史演变。我们首先概述了操作系统的定义、目标以及它在整个计算环境中所扮演的角色。随后，我们详细阐述了引导过程（Bootstrapping），这是操作系统“苏醒”的第一步。 从固件到内核加载： 我们将详细解析BIOS/UEFI的工作流程，Bootloader（如GRUB的原理）如何接管控制权，并将内核映像从存储介质加载到内存。这不是对某个特定引导程序的简单描述，而是对引导扇区、内存映射初始化和初期上下文设置的通用原理的探讨。 内存管理初探： 在内核启动的早期阶段，内存管理单元（MMU）的初始化至关重要。本部分会介绍分段和分页机制的硬件基础，以及内核如何建立最初的虚拟地址空间，为后续的进程管理打下基础。 第二部分：进程与线程管理 进程和线程是操作系统实现并发和并行处理的核心抽象。本部分是本书的重点之一，我们将从宏观的进程模型到微观的上下文切换机制进行逐层剖析。 进程的生命周期与状态机： 我们将超越简单的“就绪-运行-阻塞”模型，深入探讨进程控制块（PCB）的结构、信号处理、以及如何有效地在用户态和内核态之间进行转换。 线程模型与调度算法的精髓： 读者将了解到内核级线程与用户级线程的区别，以及它们在现代多核系统中的性能影响。在调度方面，本书不仅罗列了先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、轮转（Round Robin）等经典算法，更侧重于优先级继承、实时调度（如EDF和RMS）的设计哲学。我们将通过详尽的数学模型和模拟案例，展示不同调度策略在吞吐量、响应时间和公平性之间的权衡取舍。 并发控制与同步原语的实现： 互斥锁、信号量、条件变量是并发编程的基石。我们不仅介绍如何使用它们，更重要的是，我们将揭示这些原语在底层是如何通过硬件原子操作（如Test-and-Set或Compare-and-Swap）来实现的，以及如何避免死锁、活锁和饥饿问题的发生。 第三部分：内存管理的高级技术 有效的内存管理是系统性能的决定性因素。本部分将聚焦于虚拟内存系统的复杂性、优化策略以及与硬件的紧密配合。 虚拟内存与地址翻译： 深入解析页表结构（单级、多级页表），TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理及其对性能的影响。我们将探讨硬件辅助的地址翻译过程，以及操作系统如何维护这些关键结构。 页面置换策略的实战分析： 除了理论上的最佳（OPT）和最近最少使用（LRU），本书将重点分析工作集模型（Working Set Model）、时钟算法（Clock Algorithm）以及内存回收（Reclamation）机制。我们将探讨“抖动”（Thrashing）现象的成因，并提出避免和缓解该问题的系统级策略。 动态内存分配器的设计与优化： 用户程序中的`malloc`/`free`看似简单，实则蕴含着复杂的内存分配策略。本书将剖析堆管理器（Heap Manager）的内部实现，包括首次适应（First Fit）、最佳适应（Best Fit）以及分离式空闲链表（Segregated Free Lists）等技术，并讨论如何减少内存碎片和提高分配速度。 第四部分：文件系统与I/O子系统 文件系统是数据持久化的基础，而I/O子系统则负责所有外部设备的数据交互。这部分内容将展示操作系统如何将对硬件的低效访问抽象化。 文件系统结构与组织： 我们将详细介绍文件系统的逻辑结构（如i-node、目录树）和物理布局。这包括日志文件系统（Journaling File Systems）的设计目标、写前日志（Write-Ahead Logging）的恢复机制，以及如何保证事务的一致性。 块管理与空闲空间分配： 探讨如何高效地管理磁盘上的物理块，包括位图（Bitmap）和空闲列表的使用。 缓冲与缓存策略： I/O性能瓶颈往往出现在设备访问上。本书将深入分析操作系统如何使用缓冲区缓存（Buffer Cache）来减少物理I/O操作，包括延迟写入（Write-Behind）和预读（Read-Ahead）技术的实现细节。 设备驱动程序接口： 最后，我们将介绍操作系统如何通过标准化的I/O请求包（IRP或类似的结构）与复杂的硬件驱动程序进行通信，确保了上层应用的设备无关性。 第五部分：网络与安全基础 现代操作系统无一不具备强大的网络功能和必要的安全防护。 网络协议栈的内核实现： 我们不会停留在TCP/IP协议本身，而是聚焦于内核中套接字（Socket）层的设计，数据包如何在内核缓冲区和用户空间之间高效传输，以及中断处理在网络数据接收中的角色。 系统安全与访问控制： 介绍权限模型（如DAC和MAC）的基本概念，如何通过用户ID、组ID和文件模式位（或更复杂的ACL）来严格控制资源访问。我们将探讨沙箱（Sandboxing）机制的原理，以及系统调用过滤（如Seccomp）在限制程序权限方面的应用。 《操作系统原理与实现：从底层到应用》力求在概念的清晰度、实现的深度和原理的广度上达到平衡。通过对这些核心机制的全面解析，读者将能够构建起一个稳固的、对现代计算环境有深刻洞察力的知识体系。本书的价值不在于教授读者如何配置某个特定发行版，而在于赋予读者理解和设计下一代高效、安全操作系统的能力。

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这本书简直是系统管理的“武功秘籍”！我以前总是在命令行里摸爬滚打，对着一堆陌生的命令和配置文件手足无措。自从翻开它，感觉像是突然打通了任督二脉。它不是那种空洞的理论堆砌，而是非常实在地教你如何“看透”系统。比如，解析进程调度那一章，作者用生动的比喻把复杂的内核行为解释得清清楚楚，让我明白了为什么有时候程序会卡住，以及如何通过`top`或者`ps`的参数组合来精准定位问题。特别是关于文件系统I/O的讲解，我之前一直以为读写文件就是简单地调用API，但这本书让我明白了底层块设备、缓存机制是如何协同工作的，这对我优化数据库的性能优化方案起到了决定性的作用。写得非常到位，细节丰富，逻辑严谨，即便是多年经验的老手，也能从中找到新的启发点，绝对是书架上不可或缺的一本工具书，强烈推荐给所有想从“会用”迈向“精通”的工程师们。

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说实话，我对技术书籍的要求一向很高，很多号称“深入”的，读完后感觉还是停留在表面。但这本《XX奥秘》是真的做到了深入骨髓。我最欣赏的是它对网络协议栈在内核中的实现剖析。传统的网络书籍往往只关注协议栈的逻辑层面，但这本书直接钻进了内核源码的视角，告诉你TCP/IP数据包是如何在内核数据结构中流转、打散、重组的。比如，讲解Socket编程的时候，它没有简单地罗列函数调用，而是深入到`struct sock`的结构，解释了`recvmsg`和`sendmsg`背后的系统调用开销和数据拷贝过程。这种底层视角极大地改变了我对网络编程效率的理解。阅读过程有点烧脑，因为它涉及了大量C语言的数据结构和指针操作，但一旦理解了，那种“原来如此”的豁然开朗的感觉，是其他书籍无法比拟的。

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我必须承认，这本书的难度曲线非常陡峭，对新手可能不太友好。如果你是刚刚接触Linux操作系统的初学者，直接啃这本书可能会感到挫败。它假设读者已经对基本Shell命令和C语言有了一定的了解。但是，对于那些已经工作了几年，开始觉得“知其然不知其所以然”的资深开发者来说，这本书简直是一座宝藏。我尤其喜欢它对权限管理和安全模型（如MAC/DAC）的论述。它不仅解释了`chmod`和`chown`的作用，还深入到了inode结构中权限位的实际存储方式，以及SetUID/SetGID位的安全隐患和内核如何处理它们。这种对“为什么是这样”的执着探索，让这本书的价值远超一般的“How-to”指南，它提供的是一种系统级的思维方式。

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这本书的排版和结构设计非常人性化，这一点非常重要，因为内容本身已经足够硬核了。我通常不喜欢看那种密密麻麻的文字，但这本书在讲解复杂概念时，总会穿插精妙的ASCII艺术图表或者流程图，辅助理解。例如，在讨论信号处理机制时，它用一个清晰的生命周期图展示了信号的产生、传递、排队到最终被进程接收和处理的全过程，避免了纯文本描述可能带来的歧义。而且，每一章节的末尾都有“动手实验”环节，这些实验往往需要你自己编译一些小工具或者修改系统参数来观察效果，这种强互动性极大地巩固了理论知识。我按照书中的步骤搭建了一个简单的I/O复用模型，亲眼见证了`select`/`poll`/`epoll`的性能差异，这种实战检验，比单纯阅读理论知识有效百倍。

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从一个更宏观的角度来看待这本书，它成功地搭建了一个从用户空间到内核深处的桥梁。很多书籍要么只讲应用层的编程接口，要么只谈内核的抽象设计，很少有能将两者无缝连接起来的。这本书做到了这一点，特别是对系统调用（syscall）的讲解部分，详细描述了用户态代码如何通过中断门进入内核态，上下文是如何保存和恢复的，以及返回值是如何安全地传回用户空间的。这种自上而下的架构梳理，让我终于明白为什么某些系统调用会比其他调用慢，或者为什么在使用特定参数时系统会表现出奇怪的行为。它不仅仅是一本关于UNIX的书，更是一本关于现代操作系统设计哲学和实现细节的教科书，读完后，我对整个计算架构的理解都得到了质的提升。

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