Red Hat Linux Networking and System Administration pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Wiley

作者:Terry Collings

出品人:

页数:992

译者:

出版时间:2005-10-21

价格:USD 60.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780764599491

丛书系列:

图书标签:

• Red Hat
• Linux
• Networking
• System Administration
• Server
• IT
• Unix
• Command Line
• RHCSA
• RHCE
• Troubleshooting
• Security

《深入理解 Linux 内核：原理、设计与实践》 内容简介 在当今云计算、大数据和容器化技术飞速发展的时代，Linux 操作系统的核心——Linux 内核，扮演着至关重要的角色。它不仅是支撑无数服务器和嵌入式设备的基石，更是理解现代计算系统运行机制的关键。本书《深入理解 Linux 内核：原理、设计与实践》将带您踏上一段探索 Linux 内核奥秘的旅程，从宏观架构到微观实现，拨开层层迷雾，揭示其精妙的设计理念和强大的功能。 本书并非一本浅尝辄止的介绍性读物，而是旨在为读者提供一个全面、深入、系统的 Linux 内核知识体系。我们摒弃了对表层命令和工具的过度关注，转而深入到内核的源代码层面，通过剖析其核心模块和关键数据结构，帮助您理解 Linux 内核是如何工作的，以及它在操作系统管理中所承担的职责。 本书结构与内容详述 本书共分为四个主要部分，循序渐进地引导读者掌握 Linux 内核的复杂性。 第一部分：Linux 内核概览与核心概念 章节 1：Linux 内核的演进与设计哲学 我们将追溯 Linux 内核的起源，从 Minix 到 GNU/Linux 的诞生，探讨其开源协作模式和模块化设计的理念。 理解 Linux 内核为何能成为事实上的标准，分析其稳定性、灵活性和可扩展性背后的设计哲学。 介绍当前 Linux 内核的发展现状，包括 LTS (Long Term Support) 版本和最新稳定版的特性。 章节 2：Linux 内核架构与组件 深入剖析 Linux 内核的整体架构，包括用户空间与内核空间的划分、系统调用接口 (System Call Interface)。 详细介绍内核的主要组件，例如：进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动、网络协议栈等。 讲解不同组件之间的交互方式，以及它们如何协同工作以提供完整的操作系统功能。 章节 3：系统调用机制详解 系统调用是用户空间程序与内核交互的唯一途径。本章将深入解析系统调用的整个生命周期。 讲解陷阱 (Trap) 和中断 (Interrupt) 的概念，以及它们在系统调用过程中的作用。 分析不同架构下系统调用的实现细节，例如：x86 架构的 sysenter/syscall 指令，ARM 架构的 SWI 指令。 通过实例展示如何使用 `strace` 等工具来跟踪系统调用，从而理解程序行为。 章节 4：中断与异常处理 中断是现代计算机系统中处理外部事件和同步信号的关键机制。本章将详尽讲解中断的产生、识别和处理流程。 区分硬件中断 (Hardware Interrupts) 和软件中断 (Software Interrupts)，并分析其触发原因。 介绍中断控制器 (Interrupt Controller) 的作用，例如：APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller)。 阐述异常 (Exceptions) 的概念，例如：缺页异常、除以零异常，以及内核如何处理这些异常情况。 学习中断上下文 (Interrupt Context) 和进程上下文 (Process Context) 的区别，以及它们在执行时的限制。 第二部分：Linux 内核核心功能深度解析 章节 5：进程管理：从创建到销毁 进程是操作系统中最基本的执行单元。本章将深入探讨 Linux 内核的进程管理机制。 详细分析进程的创建过程，包括 `fork()`、`exec()` 系统调用的底层实现。 介绍进程状态 (Running, Runnable, Waiting, Zombie) 的转换以及调度器 (Scheduler) 如何决定下一个运行的进程。 讲解进程控制块 (Process Control Block, PCB) 或 `task_struct` 的数据结构，以及其中包含的关键信息。 深入剖析 Linux 内核的调度算法，包括 CFS (Completely Fair Scheduler) 的工作原理，以及多核 CPU 调度策略。 讨论进程间通信 (Inter-Process Communication, IPC) 的多种机制，例如：管道 (Pipes)、消息队列 (Message Queues)、共享内存 (Shared Memory) 等。 章节 6：内存管理：虚拟内存与物理内存 内存是计算机系统宝贵的资源，Linux 内核提供了复杂的内存管理机制以高效利用。本章将深入讲解虚拟内存和物理内存的管理。 理解虚拟地址空间 (Virtual Address Space) 和物理地址空间 (Physical Address Space) 的概念。 详尽讲解页表 (Page Table) 的结构和管理，以及 MMU (Memory Management Unit) 如何进行地址翻译。 分析内存分配器 (Memory Allocator)，包括 Slab 分配器和 Buddy 分配器，理解它们如何为内核对象和用户空间分配内存。 讲解缺页中断 (Page Fault) 的发生原因和处理流程，以及页面置换算法 (Page Replacement Algorithms)。 深入理解内存映射 (Memory Mapping) 的概念，包括 `mmap()` 系统调用，以及它在文件 I/O 和进程间共享内存中的作用。 讨论 NUMA (Non-Uniform Memory Access) 架构下的内存管理挑战。 章节 7：文件系统：抽象与实现 文件系统是 Linux 提供数据持久化存储的核心。本章将探索 Linux 内核的文件系统接口和常见文件系统的实现。 介绍 VFS (Virtual File System) 抽象层，它是 Linux 支持多种文件系统的关键。 详细讲解 VFS 的核心数据结构，例如：超级块 (Superblock)、inode、dentry、file 结构。 剖析几种常见 Linux 文件系统的实现细节，例如：Ext4、XFS、Btrfs，以及它们的特性和性能考量。 深入理解文件 I/O 的底层机制，包括页缓存 (Page Cache) 和缓冲区缓存 (Buffer Cache) 的作用。 讨论文件系统的挂载 (Mount) 和卸载 (Unmount) 过程。 介绍文件系统的日志 (Journaling) 特性，以及它如何保证数据一致性。 章节 8：设备驱动模型与 I/O 设备驱动是内核与硬件设备通信的桥梁。本章将详细讲解 Linux 内核的设备驱动模型和 I/O 机制。 介绍 Linux 内核中主要的设备类型，例如：字符设备 (Character Devices)、块设备 (Block Devices)、网络设备 (Network Devices)。 讲解设备文件 (Device Files) 的概念，以及它们在用户空间如何访问设备。 深入理解设备驱动的注册 (Registration) 和注销 (Unregistration) 过程。 分析中断处理在设备 I/O 中的关键作用，以及 DMA (Direct Memory Access) 如何提高 I/O 性能。 介绍不同总线类型，例如：PCI、USB，以及它们与设备驱动的交互。 讨论异步 I/O (Asynchronous I/O) 的实现机制。 第三部分：Linux 内核的先进特性与优化 章节 9：网络协议栈：从 TCP/IP 到应用 网络通信是现代计算机系统的核心能力。本章将深入剖析 Linux 内核强大的网络协议栈。 详细讲解 TCP/IP 协议族的各个层级，包括 IP、TCP、UDP 等协议的内核实现。 分析套接字 (Socket) 接口的底层实现，以及它如何与网络协议栈交互。 深入理解数据包的发送和接收流程，包括网络设备驱动、网络层、传输层、应用层之间的协作。 介绍 Linux 内核在网络性能优化方面的技术，例如：TCP 拥塞控制算法、流量控制。 讨论网络虚拟化技术，例如：VLAN、VXLAN、Docker 网络。 章节 10：多线程与同步机制 在多核处理器普及的今天，并发编程和线程管理变得尤为重要。本章将聚焦 Linux 内核中的多线程和同步机制。 分析内核如何支持用户空间的多线程，以及线程与进程的区别。 深入讲解内核提供的各种同步原语 (Synchronization Primitives)，例如：互斥锁 (Mutexes)、自旋锁 (Spinlocks)、信号量 (Semaphores)。 讨论并发场景下的死锁 (Deadlock) 和竞态条件 (Race Condition) 问题，以及如何避免。 讲解原子操作 (Atomic Operations) 的重要性。 介绍 Linux 内核的锁粒度 (Lock Granularity) 设计。 章节 11：内核模块化与动态加载 Linux 内核的模块化设计使其能够灵活地添加和移除功能，而无需重新编译整个内核。本章将深入讲解内核模块。 讲解内核模块的编译、加载和卸载过程。 分析内核模块与内核主体的接口，以及符号导出 (Symbol Export) 的机制。 讨论在运行时动态加载设备驱动、文件系统等模块的能力。 介绍内核模块的安全性考虑。 章节 12：性能分析与调试技巧 理解内核的运行机制后，掌握性能分析和调试技术将是至关重要的。本章将提供实用的工具和方法。 介绍 `perf` 工具，以及如何使用它来收集性能计数器和跟踪事件。 讲解 `ftrace` 工具，以及如何使用它来跟踪函数调用和内核事件。 介绍 `kprobes` 和 `jprobes`，以及如何动态地在内核中插入探测点。 讨论 `SystemTap` 等更高级的动态追踪工具。 讲解如何使用 `gdb` 和 `kgdb` 进行内核调试。 分享常见的内核性能瓶颈分析和优化策略。 第四部分：实战应用与未来展望 章节 13：Linux 内核开发入门 本章将为有志于参与 Linux 内核开发的读者提供入门指引。 介绍内核代码的获取、配置和编译过程。 讲解如何提交一个简单的内核补丁。 讨论内核开发社区的协作模式和开发流程。 章节 14：容器化技术与内核 容器化技术（如 Docker、Kubernetes）在很大程度上依赖于 Linux 内核的特性。本章将探讨两者之间的联系。 深入讲解 Linux 命名空间 (Namespaces) 和控制组 (Control Groups, cgroups) 的原理，以及它们如何实现容器的隔离和资源限制。 讨论容器编排对内核性能和安全性的影响。 章节 15：Linux 内核的未来发展趋势 展望 Linux 内核未来的发展方向，例如：eBPF (extended Berkeley Packet Filter) 的兴起及其在网络、安全、可观测性领域的应用。 讨论云原生、微服务架构对内核提出的新需求。 探讨安全性的不断加强，例如：内核沙箱技术。 关注 Arm 架构在服务器领域的崛起及其对内核的影响。 谁应该阅读本书？ 本书适合以下人群： 系统管理员： 希望深入理解 Linux 系统底层工作原理，以便更有效地管理和优化服务器的系统管理员。 软件工程师： 需要开发高性能、高可靠性应用程序，或者对操作系统内部机制感兴趣的软件工程师。 嵌入式开发人员： 需要在资源受限的环境中高效利用 Linux 操作系统的嵌入式开发人员。 操作系统研究者与学生： 对操作系统原理进行深入研究，或者在学术领域学习操作系统的学生和研究人员。 任何对 Linux 内核充满好奇的读者： 渴望了解这个驱动现代计算世界运转的核心的任何人。 本书的独特之处 《深入理解 Linux 内核：原理、设计与实践》之所以与众不同，在于其： 深度与广度并存： 既讲解了核心概念，又深入到具体实现的细节，覆盖了内核的多个关键领域。 强调原理与实践结合： 不仅介绍理论知识，更通过对源代码的分析和对工具的运用，将理论与实践紧密联系。 清晰的逻辑结构： 循序渐进地引导读者，从基础到高级，逐步构建完整的知识体系。 前瞻性的视角： 关注 Linux 内核的最新发展，并探讨其在新兴技术中的应用。 通过阅读本书，您将不再满足于仅仅“使用”Linux，而是能够真正“理解”它，并能够更自信地驾驭和优化这个强大的操作系统。本书将成为您在 Linux 内核探索之路上的忠实向导。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆