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出版者:Prentice Hall PTR

作者:Jim Mauro

出品人:

頁數:704

译者:

出版時間:2000-10-05

價格:USD 69.99

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780130224965

叢書系列:

圖書標籤:

• 計算機
• os
• Solaris
• 內核
• 操作係統
• UNIX
• 係統編程
• 性能優化
• 調試
• Solaris Internals
• 技術
• 深入理解

好的，以下是關於一本名為《Solaris Internals》的圖書的詳細簡介，其內容不包含任何關於“Solaris Internals”這本書籍本身的任何信息： --- 《操作係統內核深度解析：現代係統架構與底層實現》 —— 一部麵嚮資深工程師和係統架構師的硬核技術巨著 導言：理解計算的基石 在飛速迭代的軟件世界中，我們常常關注上層應用框架的便捷與高效，卻鮮少有人深入探究支撐這一切的真正基石——現代操作係統的內核。操作係統內核，作為硬件與用戶空間程序之間的橋梁，其設計哲學、數據結構選擇和並發機製，直接決定瞭整個計算係統的性能上限、穩定性和安全性。《操作係統內核深度解析：現代係統架構與底層實現》並非一本入門指南，而是為那些希望從根本上理解和優化復雜係統、解決棘手性能瓶頸的資深開發人員、係統架構師及係統程序員量身打造的終極參考手冊。 本書摒棄瞭對特定商業操作係統的簡單介紹或API層麵的羅列，而是以一種高度抽象且跨平颱兼容的視角，深入剖析瞭構建高性能、高可靠性現代內核所必須掌握的核心概念、算法與工程實踐。我們將聚焦於通用內核設計模式，結閤最新的學術研究成果與工業界最佳實踐，力求為讀者構建起一個關於“為什麼是這樣設計”的清晰認知框架。 --- 第一部分：內核架構與啓動機製的宏觀視圖 (The Macro View) 本部分首先奠定瞭理解復雜內核的整體框架。我們從引導過程（Bootstrapping）的初始匯編代碼開始，逐步揭示係統如何從硬件復位狀態過渡到多任務、受保護的運行環境。 1. 引導過程與初始化序列： 詳細分析瞭引導加載器（Bootloaders）的角色，從固件（Firmware）初始化到內核映像的加載與解壓。重點探討瞭早期環境下的內存管理初始化、中斷描述符錶（IDT）的建立，以及如何安全地切換到長模式（Long Mode）或等效的現代保護模式。 2. 核心架構範式對比： 深入比較瞭宏內核（Monolithic）、微內核（Microkernel）和混閤內核（Hybrid Kernel）的設計哲學。本書將花費大量篇幅討論現代高性能內核如何通過模塊化、服務化和用戶態驅動程序來平衡性能與靈活性的張力，闡述現代內核設計中對“恰當的抽象層次”的追求。 3. 係統調用接口與用戶/內核邊界： 剖析係統調用的底層機製，包括上下文切換的成本、係統調用嚮量錶的實現，以及如何通過特定的硬件指令（如`syscall`/`sysenter`）實現高效的權限提升與下降。這一章強調瞭邊界檢查與安全隔離的重要性。 --- 第二部分：資源管理的藝術——內存、進程與調度 (The Art of Resource Management) 操作係統最核心的職責是管理有限的計算資源。本書的第二部分聚焦於內核如何實現高效、公平且安全的資源分配策略。 4. 虛擬內存係統的高級主題： 超越基本的頁錶結構。本章詳細闡述瞭TLB（Translation Lookaside Buffer）的管理、緩存一緻性問題、多級頁錶的優化策略（如Hashed Page Tables），以及大頁（Huge Pages）在高性能計算中的應用與陷阱。我們還將探討內存保護、地址空間布局隨機化（ASLR）的實現細節。 5. 進程與綫程模型： 深入探討進程描述符（Task Structs）的完整結構，以及綫程作為輕量級進程的實現原理。重點分析瞭上下文切換（Context Switching）的精確開銷分析，以及如何通過硬件輔助（如寄存器組保存）來最小化這種開銷。 6. 先進調度算法的實現： 摒棄簡單的輪轉調度。本章對公平共享調度（CFS/BFS類算法）進行瞭透徹的數學建模與代碼級分析，討論瞭實時（Real-Time）調度策略（如EDF/RMS）在通用內核中的集成方式。此外，對NUMA（Non-Uniform Memory Access）架構下的進程/內存放置策略進行瞭深入探討，這是現代多路CPU係統性能的關鍵所在。 --- 第三部分：並發控製與同步機製的深層結構 (Deep Structures of Concurrency) 並發是現代多核係統的基石，也是引入復雜Bug的溫床。本部分是本書的精華，旨在揭示內核內部實現同步原語時的微妙平衡。 7. 鎖的類型與粒度控製： 詳細分析瞭自鏇鎖（Spinlocks）、互斥鎖（Mutexes）、讀寫鎖（RW Locks）的底層實現，特彆是它們如何與底層硬件原語（如原子操作、內存屏障）協同工作。討論瞭如何避免死鎖、飢餓和優先級反轉，並對不同鎖機製在不同場景下的性能進行瞭嚴格的基準測試與理論分析。 8. 內存屏障與順序性保證： 解釋瞭CPU亂序執行（Out-of-Order Execution）的原理，以及為什麼內存屏障（Memory Barriers/Fences）是必需的。我們將深入研究各種屏障指令的語義，並展示它們在實現無鎖數據結構（Lock-Free Data Structures）中的關鍵作用。 9. 信號量、事件與健壯性同步： 探討瞭信號量（Semaphores）和條件變量（Condition Variables）的內核實現，以及它們如何通過內核的等待隊列機製（Wait Queues）實現綫程間的復雜交互。 --- 第四部分：I/O、文件係統與網絡棧的工程挑戰 (Engineering Challenges in I/O and Networking) 內核的效率最終體現在其與外部世界的交互上。本書的最後部分關注I/O子係統的優化。 10. 異步I/O模型與事件驅動： 深度解析瞭現代內核如何處理高並發的I/O請求。重點討論瞭I/O多路復用機製（如epoll/kqueue/IOCP的通用原理）的設計思想、實現細節及其性能優勢，以及如何利用異步通知機製避免傳統阻塞I/O的開銷。 11. 塊設備層與I/O調度： 剖析瞭塊設備驅動層（Block Layer）的架構，包括I/O請求隊列的管理。詳細分析瞭如CFQ、Deadline、NOOP以及更現代的BFQ等I/O調度算法的工作原理，展示瞭如何通過定製調度器來滿足不同工作負載（如數據庫、流媒體）的延遲要求。 12. 內核網絡棧的深度優化： 不僅僅是TCP/IP協議的復述。本章探討瞭零拷貝（Zero-Copy）技術在網絡I/O中的應用，如`sendfile`的實現。深入研究瞭高性能網絡處理的機製，包括中斷閤並（Interrupt Coalescing）與軟中斷（Softirqs）的負載均衡，以及如何將網絡處理與CPU緩存對齊。 --- 結論：構建下一代係統的藍圖 《操作係統內核深度解析：現代係統架構與底層實現》旨在提供一把鑰匙，讓讀者能夠解鎖現代復雜計算係統的“黑匣子”。通過對這些底層機製的徹底理解，工程師將能： 精確診斷 任何涉及內核層麵的性能瓶頸。 設計齣 具備卓越可伸縮性和穩定性的分布式應用。 自信地 參與到操作係統或虛擬化層麵的定製化開發中。 本書的深度和廣度，確保它不僅是係統程序員的案頭必備參考書，更是驅動未來係統軟件創新的重要理論基礎。 ---

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不得不說，《Solaris Internals》這本書的內容，對我這個對係統底層運作有著執著追求的人來說，簡直是如獲至寶。我之前閱讀過不少關於操作係統原理的書籍，但它們往往是理論性較強，或者側重於通用的概念。而這本書，直接聚焦於 Solaris 這個具體的、而且在業界有著廣泛應用的操作係統，所以它的內容更加貼近實際，更有指導意義。我特彆喜歡書中關於網絡協議棧的章節，它詳細闡述瞭 TCP/IP 協議在 Solaris 內核中的實現細節，包括數據包的生成、處理和傳輸過程。這對於從事網絡編程或者需要優化網絡性能的開發者來說，無疑是一筆寶貴的財富。我還在研究書中關於動態鏈接器和庫加載機製的部分，這對我理解程序的啓動過程以及如何管理共享資源非常有幫助。這本書的深度和廣度都讓我驚嘆，每一個章節都充滿瞭乾貨，需要反復閱讀和思考纔能真正領會其中的精髓。

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哇，拿到《Solaris Internals》這本書，簡直是技術愛好者的福音！雖然我還在一點點啃，但光是翻閱目錄和前幾章，就足以讓人心潮澎湃。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一位經驗豐富的老師，帶著你深入Solaris的核心，一層層揭開那些你曾以為神秘莫測的底層運作機製。我尤其期待關於文件係統和內存管理的章節，因為這直接關係到係統性能的優化，也是我工作中常常需要攻剋的難題。想象一下，能夠清晰地理解ZFS是如何工作的，瞭解其寫時復製的精髓，或者深入探究Solaris是如何進行虛擬內存管理的，將為我解決實際問題提供多麼堅實的基礎！這本書的深度絕對是市麵上少有的，它不會止步於錶麵概念的介紹，而是會刨根問底，告訴你“為什麼”和“怎麼做”。那些圖錶和代碼示例，雖然看起來有些密集，但對於我這種喜歡動手實踐的人來說，是無價的寶藏，讓我能夠對照著實際操作，加深理解。我已經開始在工作環境中嘗試運用書中學到的一些技巧，效果確實很顯著。

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這本書的內容，與其說是在“讀”，不如說是在“探索”。《Solaris Internals》就像一張詳盡的地圖，指引著我穿越Solaris操作係統的腹地。我剛開始涉足操作係統內核的領域，一直以來都感覺像是在霧裏看花，很多概念模糊不清。但這本書的齣現，就像是撥開瞭迷霧，讓我看到瞭清晰的輪廓。特彆是關於進程調度和綫程管理的章節，我花瞭相當長的時間去理解其中的細節。它不僅僅是簡單地介紹幾種調度算法，而是深入探討瞭 Solaris 內核是如何實現這些算法的，以及它們對係統性能的影響。我特彆關注瞭書中關於鎖機製和同步原語的闡述，這對於開發並發程序至關重要，也是我之前經常踩坑的地方。通過這本書，我開始明白為什麼某些並發場景會齣現性能瓶頸，以及如何通過閤理的同步策略來規避這些問題。每當我讀到一個讓我茅塞頓開的段落，都會情不自禁地在空白處做標記，或者將重要的概念抄寫到筆記本上，以便日後復習。

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這本《Solaris Internals》絕對是一本“硬核”讀物，但它帶來的震撼和啓迪也是其他同類書籍無法比擬的。我一直對操作係統的內核設計充滿瞭好奇，尤其是像 Solaris 這樣成熟且高性能的係統，它的內部是如何運作的，一直是我夢寐以求想要瞭解的。書中對係統調用接口的解析，以及它們如何映射到內核函數，是我最感興趣的部分之一。瞭解這些底層細節，能幫助我更好地理解應用程序的運行方式，以及如何編寫更高效、更可靠的軟件。我還在慢慢消化關於 I/O 子係統的內容，特彆是它如何處理文件讀寫請求，以及它與硬件之間的交互。我一直覺得，掌握瞭 I/O 這一環，就相當於掌握瞭係統性能的命脈。雖然閱讀過程需要投入大量的時間和精力，但每一點小小的進步都讓我感到無比的充實和滿足。我甚至開始嘗試在虛擬機中搭建一個 Solaris 環境，對照著書中的描述去觀察和驗證一些內核的行為，這是一種非常棒的學習體驗。

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持有《Solaris Internals》這本書，感覺就像是拿到瞭一把開啓 Solaris 操作係統深層奧秘的鑰匙。我原本以為自己對 Solaris 已經有瞭相當的瞭解，但閱讀這本書後，纔發現自己之前所知的不過是冰山一角。書中對於進程間通信（IPC）機製的深入剖析，讓我對不同進程之間如何高效地交換信息有瞭全新的認識。我特彆關注瞭書中關於信號處理和異常處理的章節，這對於編寫健壯的應用程序至關重要，也幫助我理解瞭為什麼在某些情況下程序會崩潰或者齣現意外行為。我還在琢磨書中關於權限管理和安全模型的部分，瞭解 Solaris 是如何確保係統安全和資源隔離的，這對我構建安全可靠的係統環境非常有啓發。這本書的排版和插圖也做得相當不錯，雖然內容密集，但邏輯清晰，易於查找和定位信息。我時常會把書中某個章節的內容分享給我的同事，大傢也都對這本書的價值贊不絕口。

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