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出版者:Fultus Corporation

作者:Machtelt Garrels

出品人:

页数:268

译者:

出版时间:2004-5

价格:USD 25.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780974433936

丛书系列:

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《深入探索：现代操作系统与计算原理》 内容概述： 本书是一部详尽阐述现代操作系统核心机制与计算科学基础的著作，旨在为读者提供一个全面而深入的理解框架。我们不仅仅局限于某一特定操作系统，而是从计算的本质出发，剖析操作系统在其中扮演的关键角色。本书将引导您穿越操作系统的抽象层，探索其诞生、演进以及在支撑现代数字化世界中的不可或缺性。我们将深入研究进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动、安全机制以及并发与同步等关键领域，并追溯这些概念的理论根源，揭示它们如何构建起我们日常所见的计算体验。 第一部分：操作系统基石——计算的抽象与管理 引言：为何需要操作系统？ 计算的演进之路： 从早期简陋的硬件交互到如今复杂的信息处理系统，计算机的发展历程是如何推动操作系统诞生的？我们将回顾历史，理解操作系统的出现并非偶然，而是应对日益增长的计算复杂性的必然选择。 操作系统的定义与核心职能： 究竟什么是操作系统？它如何作为硬件与应用程序之间的桥梁，为用户和开发者提供一个统一、高效、安全的运行环境？本书将清晰界定操作系统的边界，并介绍其最基本的功能：资源管理、进程调度、文件存储、用户接口等。 抽象的力量： 操作系统最重要的贡献之一在于“抽象”。我们将探讨它如何将底层硬件的复杂性隐藏起来，为应用程序提供更高级、更易于使用的接口，从而极大地简化软件开发。 进程管理：生命的诞生与消亡 进程的本质： 什么是进程？它与程序的区别是什么？本书将深入解析进程的生命周期，从创建、就绪、运行、阻塞到终止，以及进程控制块（PCB）在其中扮演的核心角色。 进程的状态与切换： CPU 如何在多个进程之间切换？我们将详细讲解进程状态的转换，以及上下文切换（context switching）的机制和开销。 进程的通信与同步： 多个进程如何协同工作？本书将介绍多种进程间通信（IPC）机制，如管道（pipes）、消息队列（message queues）、共享内存（shared memory）等，并深入探讨并发场景下的同步问题，如互斥（mutual exclusion）、条件变量（condition variables）和信号量（semaphores）等，以及避免死锁（deadlock）的关键策略。 线程模型：轻量级的并行 线程的概念与优势： 什么是线程？它与进程有何异同？我们将分析线程模型如何提供更细粒度的并发，以及其在提高程序响应速度和资源利用率方面的优势。 用户级线程与内核级线程： 这两种线程模型有何区别？各自的优缺点是什么？我们将进行详细的对比分析。 内存管理：资源的有效分配 内存的基本概念： 内存是如何被组织和访问的？我们将介绍物理地址、逻辑地址、虚拟地址的概念，以及内存地址空间的划分。 内存分配策略： 操作系统如何为进程分配内存？本书将深入讲解多种内存分配算法，包括首次适应（first-fit）、最佳适应（best-fit）、最坏适应（worst-fit）等，并分析它们在效率和碎片化方面的表现。 虚拟内存技术： 这是现代操作系统的核心技术之一。我们将详细阐述虚拟内存的工作原理，包括页式管理（paging）、段式管理（segmentation）以及它们的结合（段页式管理）。 页面置换算法： 当物理内存不足时，如何选择要淘汰的页面？我们将深入研究先进的页面置换算法，如最近最少使用（LRU）、先进先出（FIFO）、最佳（OPT）等，并探讨其性能影响。 内存映射（Memory Mapping）： 内存映射如何简化文件I/O和进程间通信？我们将探讨mmap等机制的原理与应用。 第二部分：系统运转的脉络——高效与可靠的支撑 文件系统：数据的组织与持久化 文件与目录的概念： 文件系统如何组织和管理海量数据？我们将介绍文件（file）和目录（directory）的基本概念，以及文件系统的层次化结构。 文件操作接口： 用户和应用程序如何访问文件？本书将剖析系统调用（system calls）在文件操作中的作用，如open, read, write, close等。 文件系统的实现： 从逻辑视图到物理存储，文件系统是如何工作的？我们将深入研究磁盘块（disk blocks）、inode、目录项（directory entries）等数据结构，以及文件分配方法，如连续分配、链式分配、索引分配等。 文件系统的性能与可靠性： 如何提高文件系统的访问速度？如何保证数据在异常情况下的完整性？我们将探讨缓冲（buffering）、缓存（caching）、日志（journaling）等技术。 各种文件系统简介： FAT、NTFS、Ext4、XFS等常见文件系统的特点和适用场景。 设备管理：硬件的指挥家 I/O 设备的分类与接口： 不同的I/O设备（如硬盘、键盘、显示器、网络适配器）是如何被操作系统管理的？我们将介绍I/O设备的分类以及通用的I/O接口。 设备驱动程序： 设备驱动程序在整个系统中扮演什么角色？它是如何实现操作系统与特定硬件之间的通信的？我们将深入解析设备驱动的设计原理。 I/O 调度： 如何优化磁盘等慢速设备的I/O访问？我们将介绍各种I/O调度算法，如FCFS、SSTF、SCAN、C-SCAN等。 中断与异常处理： 当设备需要与CPU交互时，是如何实现的？我们将详细阐述中断（interrupts）和异常（exceptions）的产生、处理流程以及它们对系统稳定性的重要性。 并发与同步：多任务协作的艺术 并发的挑战： 当多个进程或线程同时访问共享资源时，会遇到哪些问题？我们将深入分析竞态条件（race conditions）、数据不一致等并发固有的挑战。 同步机制详解： 锁（Locks）： 互斥锁（mutex locks）、读写锁（read-write locks）的工作原理及应用场景。 信号量（Semaphores）： 如何利用信号量来控制对资源的访问和协调进程间的活动？ 条件变量（Condition Variables）： 在特定条件下唤醒等待进程的机制。 原子操作（Atomic Operations）： 保证操作不可分割性的底层机制。 死锁的产生与避免： 死锁是如何发生的？有哪些必要条件？本书将详细介绍死锁的检测、预防和解除策略。 经典同步问题： 如生产者-消费者问题（producer-consumer problem）、读者-写者问题（readers-writers problem）、哲学家就餐问题（dining philosophers problem）的分析与解决方案。 第三部分：系统安全与用户体验——保障与优化 系统安全：坚固的防线 安全模型与访问控制： 操作系统如何保护系统资源免受非法访问？我们将介绍访问控制列表（ACLs）、用户与组权限等概念。 身份验证与授权： 用户如何被识别和信任？密码学在身份验证中的作用。 漏洞与攻击： 常见的系统漏洞有哪些？它们是如何被利用的？我们将初步探讨缓冲区溢出（buffer overflow）、格式化字符串漏洞（format string vulnerabilities）等。 安全加固策略： 如何提高系统的安全性？最小权限原则、定期更新补丁等。 用户接口与系统调用：人机交互的桥梁 命令行接口（CLI）的哲学： 为什么命令行接口至今仍然具有强大的生命力？它的优势与应用。 图形用户接口（GUI）的演进： GUI 如何改变了用户与计算机的交互方式？ 系统调用的本质： 应用程序如何向操作系统发出请求？我们将深入理解系统调用的工作流程，以及它在用户空间和内核空间之间的切换。 API 设计原则： 优秀API的设计对开发者有哪些指导意义？ 操作系统性能优化与调优：追求极致 性能瓶颈的识别： 如何诊断系统性能问题？CPU、内存、磁盘、网络瓶颈的分析方法。 系统监控工具： 介绍常用的系统性能监控工具及其使用方法。 内核参数调优： 针对特定工作负载，如何调整内核参数以获得更好的性能？ 缓存策略的优化： 进一步探讨各种缓存机制的有效利用。 结论： 《深入探索：现代操作系统与计算原理》不仅仅是一本关于某个特定操作系统的指南，它是一次对计算核心理念的深度挖掘。通过对操作系统内部机制的层层剖析，读者将能够更深刻地理解计算机是如何工作的，从而在软件开发、系统管理、安全防护以及未来的技术创新中，拥有更坚实的基础和更广阔的视野。本书旨在培养读者的分析能力和解决问题的能力，鼓励大家去探索、去实践，真正掌握计算世界的奥秘。

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我本以为这是一本枯燥的技术指南，没想到《Linux系统管理实战》的叙事风格竟如此引人入胜，仿佛一位经验丰富的老工程师在茶余饭后，手把手地带着你进行一场硬核的“系统体检”。作者的叙述带着一种特有的老派务实气息，语言简洁有力，直击问题核心。印象最深的是关于网络栈优化的章节，他没有过多纠缠于TCP/IP协议的教科书式定义，而是直接将焦点放在了高并发场景下Nginx和Keepalived的配置调优上。书中详细对比了epoll和select在处理海量连接时的性能差异，并给出了实操中调整内核参数（如net.core.somaxconn、tcp_tw_recycle）的具体阈值建议及其潜在风险。更妙的是，作者穿插了大量真实的故障排查案例，比如如何利用`tcpdump`追踪慢查询、如何通过分析`/proc/interrupts`来定位硬件瓶颈，这些鲜活的经验比任何理论都来得实在。读完这一部分，我立刻回到自己的测试环境，针对性地优化了几个服务的IO等待，立竿见影地看到了延迟的下降。这本书的价值在于，它把复杂的系统优化落地成了一套可执行的、可衡量的操作流程。

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我对《Linux性能分析与调优实战》这本书的期待值非常高，因为它承诺解决我在生产环境中遇到的所有“说不清道不明”的性能瓶颈。这本书没有提供一键修复的“银弹”，而是提供了一套科学的、可重复的分析框架。作者的讲解逻辑性极强，从宏观的系统瓶颈识别，到微观的指标深入挖掘，层层递进。例如，在磁盘IO分析部分，他不仅讲解了`iostat`的各项指标含义，更重要的是教你如何结合`fio`进行基准测试，并利用`blktrace`来追踪底层I/O请求的延迟分布。最让我受益匪浅的是关于上下文切换（Context Switch）的分析，书中详细解释了用户态和内核态切换的开销，并展示了如何通过调整线程池模型和减少锁竞争来优化这一指标。阅读过程中，我感觉自己像是在跟随一位经验丰富的“性能侦探”进行现场勘查，每一步都有明确的假设、工具验证和结论推导。这本书的最大价值在于，它将抽象的性能问题转化为了清晰的数据图谱，让你能够基于证据而不是直觉来优化系统。

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《Shell脚本编程精要》这本书，在我看来，更像是一本培养“系统思维”的哲学读物，而非单纯的编程手册。它的结构设计非常巧妙，从基础的变量、流程控制开始，逐步过渡到对复杂文本处理工具的深度挖掘，比如`awk`和`sed`的编程模式。作者非常强调“管道”的力量，他用一系列精心设计的例子，展示了如何将多个简单、专注的命令行工具串联起来，解决一个原本需要庞大程序才能完成的任务。特别是关于正则表达式的高级应用，书中展示了如何用非贪婪匹配和后行断言来精确地解析那些格式混乱的日志文件，这种对文本的驾驭能力，着实让人佩服。我尤其喜欢它在错误处理和调试部分的内容，它教会了我如何编写健壮的脚本，比如使用`set -e`、`set -u`，以及如何有效地利用`trap`命令来捕获信号并进行清理工作。这本书的目的不是让你成为一个脚本编写大师，而是让你学会像Linux系统本身一样思考——将复杂问题分解成一系列可自动化、可验证的小步骤，这种思维模式的转变是无价的。

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这本《深入Linux内核》的厚度着实让人望而生畏，拿到手里沉甸甸的感觉，仿佛握住了整个操作系统的精髓。我一开始是抱着学习服务器运维的实用目的翻开它的，但很快就被作者对操作系统底层机制那种近乎偏执的细致所吸引了。它不是那种教你敲几个简单命令就能搞定的入门手册，而是直抵心脏的深度挖掘。比如，书中对进程调度算法的阐述，不仅仅是罗列了CFS（完全公平调度器）的原理，更是用大量的伪代码和逻辑图，细致入微地解析了时间片分配、虚拟运行时间（vruntime）的计算与权重的调整，甚至连负载均衡在多核环境下的具体实现细节都没有放过。这种深入到代码注释级别的讲解，让原本抽象的调度概念变得鲜活起来。我花了整整一周的时间，才消化完关于内存管理的第一章，特别是伙伴系统（Buddy System）如何协同slab分配器来管理内核对象，那种对内存碎片化问题的精妙解决方案，简直令人拍案叫绝。对于那些想知道系统在后台到底是如何高效运转的资深开发者来说，这本书无疑是一本可以反复研读的案头宝典，它提供的是理解Linux世界运行逻辑的“内功心法”，而非简单的“招式套路”。

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翻开《Linux下的容器化技术》这本书时，我正处于对Docker和Kubernetes感到既兴奋又迷茫的阶段。这本书的切入点非常独特，它并没有把重心放在Kubernetes的部署和使用上，而是花了大量的篇幅去解释容器技术背后的核心——Cgroups（控制组）和Namespaces（命名空间）。作者清晰地梳理了Cgroups如何实现资源限制（CPU、内存、IO），以及不同类型的Namespaces（PID、NET、MNT等）如何为容器提供隔离的视图。这种“追本溯源”的讲解方式，让我终于明白，容器并非某种“黑魔法”，而是Linux内核现有机制的巧妙组合和封装。书中甚至详细对比了早期的LXC和现代Docker的实现差异，展示了存储驱动（如OverlayFS）的工作原理，帮助读者理解为什么某些操作在容器内会产生意想不到的性能影响。对于那些想要深入理解Kubernetes Pods是如何被调度和隔离的工程师来说，这本书提供了坚实的理论基础。它让你从一个“容器用户”升级为一个“容器原理理解者”，对于构建可靠的云原生应用至关重要。

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