Linux 深入探討

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出版者:培生
作者:Michael Tobler
出品人:
页数:0
译者:許孟超
出版时间:2002
价格:0
装帧:
isbn号码:9789572054581
丛书系列:
图书标签:
  • Linux
  • Apache
  • 700+_pages
  • #21031.Linux
  • #2103.operating_system
  • #210.CS
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  • 系统编程
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  • 计算机科学
  • 技术
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具体描述

操作系统核心概念与实践 本书聚焦于现代操作系统背后的基础理论、关键架构设计以及在不同硬件平台上的实现细节,旨在为系统级软件开发者、高级系统管理员以及对计算机底层原理抱有深厚兴趣的读者提供一份详尽的、兼具理论深度与工程实践的指南。 本书并非一本针对特定发行版或特定工具链的速查手册,而是着眼于操作系统设计哲学的本质。我们将从计算机体系结构的基础出发,系统地剖析一个功能完备的操作系统是如何从零开始构建其核心功能的。 --- 第一部分:操作系统的基石与抽象 本部分为理解后续复杂机制打下坚实的理论基础。我们首先回顾冯·诺依曼架构,并引入特权级、内存保护环(Rings)等硬件支持如何使操作系统得以安全地控制硬件资源。 1. 进程与线程模型 我们将深入探讨进程(Process)的概念,它如何作为资源分配的基本单位存在。重点分析进程控制块(PCB)的结构及其在上下文切换(Context Switching)中的作用。随后,我们将细致地阐述线程(Thread)模型,区分用户级线程与内核级线程的优劣与适用场景。特别地,我们会引入“纤程”(Fibers/Coroutines)这一用户态并发机制,对比其与传统线程在调度开销和编程模型上的差异。 2. 中断、异常与系统调用 操作系统与硬件交互的桥梁是中断和异常机制。本书将详细解析中断向量表(IVT/IDT)的建立、中断处理流程(包括硬件中断和软件中断),以及现代处理器如何通过中断实现同步和异步事件通知。系统调用(System Calls)作为用户空间请求内核服务的唯一合法途径,其封装、陷阱(Trap)机制以及参数传递的安全性将得到充分的论述。 3. 内存管理:虚拟化与保护 内存管理是操作系统的核心难题之一。我们不会仅仅停留在分页(Paging)和分段(Segmentation)的表面概念,而是深入到硬件的内存管理单元(MMU)如何实现地址翻译(TLB的作用、多级页表的遍历过程)。此外,我们将探讨内存保护机制,如写时复制(Copy-on-Write, CoW)、内存映射(mmap)的工作原理,以及如何设计高效的内存分配器(如伙伴系统、slab分配器)来应对内核和用户空间的不同分配需求。 --- 第二部分:调度与并发控制 高效的资源调度是保障系统性能和公平性的关键。本部分将围绕“时间片”和“竞争”这两个核心议题展开。 4. CPU 调度算法的演进 从最基础的先来先服务(FCFS)到复杂的多级反馈队列(MLFQ),我们将分析各种调度算法的理论性能指标(吞吐量、等待时间、响应时间)。重点分析现代操作系统如何结合实时性要求和交互性需求,设计出兼顾高优先级任务快速响应和后台任务公平执行的混合调度策略。此外,对称多处理(SMP)环境下的调度器设计——如何避免锁竞争、实现无锁(Lock-Free)或低锁调度——将是本章的难点和重点。 5. 同步原语与并发安全 并发编程中的竞态条件(Race Conditions)是程序错误的温床。本书详细介绍并对比了信号量(Semaphores)、互斥锁(Mutexes)、条件变量(Condition Variables)等经典同步工具的底层实现原理。更进一步,我们将分析无锁数据结构(Lock-Free Data Structures)的设计,如基于原子操作(Atomic Operations)的实现,并探讨死锁(Deadlock)的预防、检测与恢复策略。 6. 虚拟化与容器技术基础 本章将操作系统对资源的抽象能力扩展到更宏观的层面。我们将探讨硬件辅助虚拟化(如Intel VT-x/AMD-V)如何使得Hypervisor能够高效地运行客户机操作系统。对于容器技术,我们将剖析其核心技术——命名空间(Namespaces)和控制组(cgroups)——如何通过内核特性实现资源的隔离与限制,这是理解现代云原生技术栈的基石。 --- 第三部分:I/O、文件系统与持久化存储 现代计算的瓶颈往往不在于CPU,而在于数据传输和存储的延迟。本部分聚焦于如何有效地管理外部设备和数据持久化。 7. 输入/输出(I/O)子系统 I/O子系统的设计目标是隐藏硬件的复杂性,并提供高效的数据传输路径。我们将分析中断驱动I/O、轮询(Polling)和DMA(直接内存访问)的工作机制。重点解析I/O请求的生命周期,从用户空间的`read()`调用到最终数据到达用户空间的完整路径,包括I/O缓冲管理(Cache Coherency的挑战)和零拷贝(Zero-Copy)技术。 8. 文件系统的内部结构 文件系统是用户与存储介质交互的逻辑视图。本书将剖析通用文件系统的核心组件:超级块(Superblock)、inode结构、数据块的组织方式以及目录结构。我们将比较日志文件系统(如Journaling)如何保证数据的一致性,以及写屏障(Write Barriers)在确保事务完整性中的作用。同时,也会引入现代高性能文件系统(如ZFS或Btrfs)中数据校验、快照和写时复制特性的设计理念。 9. 块设备驱动与存储堆栈 操作系统如何与硬盘、SSD等块设备通信?本章将涉及块设备的抽象层,从底层的总线接口(如PCIe/NVMe)到设备驱动程序的框架。我们将探讨I/O调度器(如Deadline, CFQ, BFQ等)如何优化对机械硬盘和固态硬盘的不同访问模式,以及闪存(Flash Memory)的磨损均衡(Wear Leveling)技术对操作系统层面的影响。 --- 第四部分:系统启动与安全性强化 本书最后一部分关注操作系统的“生命周期”——从硬件上电到安全稳定运行的全过程。 10. 系统引导流程 我们将追踪从固件(BIOS/UEFI)启动到内核完全接管控制权的全过程。重点解析引导加载程序(Bootloader)的作用,内核的自解压、初始化阶段(Early Kernel Boot),以及如何设置初始的内存布局、初始化中断描述符表,并最终将控制权转移给用户空间的第一个进程(init/systemd)。 11. 基础安全模型与权限管理 安全性从设计之初就必须嵌入操作系统。本章讨论如何通过DAC(自主访问控制)和MAC(强制访问控制)模型来隔离用户和资源。我们将分析用户和组的管理、文件权限(特别是扩展属性ACLs)的实现,以及现代内核如何利用硬件特性(如SELinux/AppArmor的上下文标签)来限制恶意进程的影响范围。 --- 本书的阅读体验将侧重于对“为什么”而非仅仅是“如何做”的深入理解。读者通过本书将掌握构建和深度调试任何类Unix或类Windows操作系统的底层逻辑思维,从而能够站在系统架构的高度去解决复杂的性能瓶颈与安全挑战。

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目录信息

读后感

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用户评价

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我最近入手了一本名为《Linux 深入探討》的书,说实话,在翻开它之前,我对 Linux 的了解仅限于能在命令行里敲几个基础指令,比如 `ls`、`cd`、`pwd` 之类的。总觉得 Linux 离我这种普通用户有点遥远,更多的是程序员和系统管理员的专属工具。但这本书的标题“深入探討”立刻勾起了我的好奇心,我猜想它应该会带我走出那种浅尝辄止的层面,去看看 Linux 真正强大的内核和精髓所在。拿到书的那一刻,我就被它厚实的重量和沉甸甸的纸质感吸引住了,这绝对是一本值得花时间和精力去啃的书。封面设计也很简洁大气,没有太多花哨的元素,反而更显专业和内涵。我迫不及待地翻开第一页,一股浓浓的书卷气扑面而来,那种混合着纸张、油墨和一丝丝技术气息的味道,让我感觉自己即将踏上一段探索未知的旅程。我尤其期待书中能够解释一些我一直模棱两可的概念,比如进程管理到底是怎么一回事,文件系统是如何组织和工作的,以及用户权限是如何精细地控制的。我希望这本书能用一种循序渐进的方式,从最基础的原理讲起,然后逐步深入到更复杂的机制,最终让我能够对 Linux 系统有一个更系统、更透彻的理解,而不仅仅是停留在表面上的操作。我希望它能回答我心中那些“为什么”的问题,比如为什么 Linux 如此稳定,为什么它能够运行在如此广泛的设备上,以及它背后隐藏着怎样的设计哲学。我渴望通过这本书,能够建立起一个完整的 Linux 知识体系,成为一个真正懂得 Linux 的人,而不是一个仅仅会使用 Linux 的人。

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我承认,我对 Linux 的热情,很大程度上是源于它的开源精神和广泛的应用。从服务器到嵌入式设备,从桌面到云端,Linux 无处不在,这本身就充满了魅力。然而,长期以来,我始终觉得自己在 Linux 的世界里,只是一个“门外汉”,能够使用的命令屈指可数,对背后的原理更是知之甚少。《Linux 深入探討》这本书的出现,正是我渴望摆脱这种状态的绝佳机会。我特别期待书中能够详细阐述 Linux 的哲学思想,以及它是如何通过简洁的设计实现强大功能的。我想要了解 Linux 的文件系统是如何组织的,为什么它被称为“一切皆文件”?进程和线程的区别是什么?它们是如何在 Linux 中被管理的?以及,Linux 的网络协议栈是如何工作的,它是如何保证高速稳定的网络通信的?我希望这本书能够用一种非常系统化的方式,将这些零散的概念串联起来,形成一个完整的知识网络。我更希望它能够提供一些深入的实践指导,通过实际的案例,让我能够亲手去验证和体会书中所讲的原理,从而真正地掌握 Linux 的精髓,而不是仅仅停留在理论层面。

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我一直认为,真正的技术学习,不仅仅是掌握一些表面的操作技巧,更重要的是去理解这些操作背后的原理和机制。《Linux 深入探討》这本书的标题,恰好契合了我对学习 Linux 的期望。我想要的不只是能够运行几个命令,而是想去理解 Linux 是如何工作的,它是如何管理硬件资源的,又是如何为用户提供服务的。我期待书中能够详细讲解 Linux 的引导过程,从 BIOS/UEFI 到内核加载,再到用户空间的启动。我对 Linux 的文件系统是如何工作的也充满好奇,比如 inode 的概念,以及不同文件系统格式的优缺点。还有 Linux 的进程模型,它是如何实现并发执行的?线程和进程之间有什么样的关系?我希望这本书能够用一种深入浅出的方式,将这些复杂的技术细节娓娓道来,并且提供一些生动的图解和代码示例,帮助我更好地理解。我希望通过这本书,能够构建起一个对 Linux 系统全面而深入的认知,从而能够更好地进行系统管理、性能优化和故障排查。

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当我看到《Linux 深入探討》这本书时,我的第一反应就是:“终于等到你!” 作为一个长期在 Windows 环境下工作的用户,我一直对 Linux 充满了好奇,但又觉得它高不可攀。我尝试过安装 Linux 发行版,也学习过一些基础命令,但总感觉自己只是在别人的世界里徘徊,并没有真正理解这个操作系统的内在逻辑。这本书的名字,恰恰点燃了我内心深处对“深入”的渴望。我想要了解的不仅仅是如何使用一个工具,而是想去理解这个工具背后的思想和设计。我非常期待书中能够解答我的一些疑问,比如 Linux 是如何实现如此强大的稳定性和安全性的?它的权限管理系统到底有多么精细?以及在高性能计算和嵌入式领域,Linux 又是如何扮演关键角色的?我希望这本书能够以一种“抽丝剥茧”的方式,将 Linux 的复杂性一层层地揭开,让我能够看到那些隐藏在表象之下的强大力量。我期望书中能够包含一些关于 Linux 内核开发的章节,即使我不是开发者,也能从中学到一些先进的操作系统设计理念。同时,我也希望它能提供一些实际的案例分析,展示 Linux 在不同场景下的应用和优化技巧,让我的学习更有方向和目标。

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说实话,我接触 Linux 已经有几年了,但总感觉自己停留在“皮毛”阶段,很多时候遇到问题,都是靠着搜索引擎和社区的帮助来解决,缺乏系统性的知识体系。这次看到《Linux 深入探討》这本书,我立刻被它吸引住了。它的名字就暗示着它不仅仅是介绍一些命令和配置,而是要带读者去理解 Linux 的深层原理和工作机制。我一直对 Linux 的文件系统是如何工作的感到好奇,比如 ext4 和 XFS 到底有什么区别?它们在性能和可靠性上有什么权衡?还有 Linux 的进程管理,它是如何实现多任务的?CPU 调度算法是怎么工作的?这些都是我之前没有深入了解过的。这本书正好提供了一个契机,让我能够系统地学习这些知识。我特别期待书中能够详细讲解 Linux 内核的各个模块,比如内存管理、I/O 调度、网络协议栈等等。我希望它能用清晰易懂的语言,解释那些复杂的概念,并配以丰富的图示和代码示例,帮助我更好地理解。我希望通过这本书,能够提升我解决实际问题的能力,不仅仅是知道“怎么做”,更要知道“为什么这么做”,从而能够更高效、更灵活地运用 Linux。

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我一直觉得,学习一门技术,尤其像 Linux 这样庞大而复杂的操作系统,最怕的就是那种“知其然,不知其所以然”。很多教程会告诉你怎么做,但很少会解释为什么这么做。而《Linux 深入探討》这个名字,在我看来,就承载着一种承诺——它会带领你深入到 Linux 的灵魂深处,去探寻那些驱动着一切的底层逻辑。我最近正在着手一个项目,需要对服务器进行更精细化的管理和优化,这让我意识到,仅凭现有的零散知识是远远不够的。我需要对 Linux 的网络堆栈有更深的理解,知道数据包是如何在内核中穿梭的;我需要掌握更高级的文件系统操作,以便更高效地管理大量数据;我甚至想弄明白,在 Linux 下,如何才能最大限度地发挥硬件的性能,让我的应用跑得更快更稳。这本书的出现,简直是雪中送炭。我预感它不会是一本“速成”的书,也不会是你能够一蹴而就就能掌握的。它需要耐心,需要思考,需要一遍遍地实践和验证。但正因为如此,我才更加期待。我希望能通过这本书,看到那些关于内存管理、进程调度、中断处理的精妙设计,甚至是被我忽略了的系统调用的底层实现。我渴望理解 Linux 内核的模块化设计,以及它是如何通过各种子系统协同工作的。我希望这本书能够为我打开一扇新的大门,让我能够从一个“使用者”的视角,转变为一个“理解者”甚至“创造者”的视角,去审视和驾驭这个强大的操作系统。

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自从我开始涉足 IT 领域,Linux 就如同一个绕不开的“传说”。我听过太多关于它的强大、稳定和灵活的赞誉,也亲眼见证了它在各种关键基础设施中扮演的核心角色。但现实是,我对于 Linux 的理解,还停留在非常初级的阶段,很多时候,我只是按照教程操作,却不明白为什么这么做。这次入手《Linux 深入探討》这本书,我寄予了厚望,希望它能真正带我进入 Linux 的“核心地带”。我尤其关注书中关于“深入探討”的部分,我猜想它会涉及到 Linux 内核的设计理念,比如它的模块化架构,以及各个子系统之间的协同工作方式。我想要了解 Linux 是如何实现高效的内存管理和 CPU 调度的,这些都是影响系统性能的关键因素。此外,我对 Linux 的安全模型也充满了好奇,它是如何通过用户权限、文件权限以及其他安全机制来保障系统安全的?我希望这本书能够用一种循序渐进、由浅入深的方式,将这些复杂的技术概念解释清楚,并且提供一些实际的例子来佐证。我期待通过这本书,能够建立起一个扎实的 Linux 知识体系,从而能够更自信地处理各种技术问题。

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近来,我一直在思考如何才能更进一步地提升自己的技术能力,尤其是在服务器和系统管理方面。我深知 Linux 在这个领域的重要性,但一直以来,我的知识储备都显得有些零散和浅薄。每当遇到一些复杂的问题,我总感觉像是隔靴搔痒,无法触及问题的本质。《Linux 深入探討》这本书的出现,就像是一盏明灯,照亮了我前进的方向。我被它的标题深深吸引,它传递出的信息是,这本书不仅仅是停留在“如何做”的层面,而是要带你“为何做”以及“如何做得更好”。我非常期待书中能够深入讲解 Linux 的核心组件,比如它的进程模型、内存管理策略、文件系统架构以及网络通信机制。我希望能够通过这本书,理解 Linux 是如何实现高效的资源利用和卓越的稳定性。同时,我也对书中关于系统性能调优和故障排除的内容抱有很高的期望。我希望能够学习到一些系统性的方法论,掌握一些高级的诊断工具和技巧,从而能够自信地应对各种复杂的系统问题。我期待这本书能够成为我手中最得力的工具,帮助我更深入地理解和驾驭 Linux,让我能够从一个“普通用户”蜕变为一个“专家级用户”。

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我一直对 Linux 怀有深深的敬意,它以其开源、稳定、高效的特性,成为了无数技术领域的中流砥柱。然而,我一直感觉自己对 Linux 的理解,还停留在“使用者”的层面,对于其内部的运作机制,总是知之甚少。《Linux 深入探討》这本书的出现,恰恰是我渴望更进一步的信号。我期待它能够为我揭示 Linux 的“黑匣子”,让我能够理解那些隐藏在命令行和图形界面之下的强大力量。我尤其希望书中能够详细讲解 Linux 的进程和线程管理,比如它是如何创建、销毁和调度进程的?内存是如何分配和管理的?以及 Linux 的文件系统是如何组织和访问数据的?我希望这本书能够用一种深入浅出的方式,将这些复杂的概念解释清楚,并配以丰富的图示和实际的案例,帮助我更好地理解和掌握。我期待通过这本书,能够建立起一个对 Linux 系统全面而深入的认知,从而能够更自信地进行系统管理、性能优化和故障排查,让我能够真正地“驾驭”这个强大的操作系统。

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一直以来,我对 Linux 的印象都是“高冷”且“复杂”,总觉得它只属于那些专业的程序员和系统管理员。但随着我接触的技术领域越来越广,我意识到 Linux 的重要性不言而喻,于是我决定挑战自己,去深入了解它。《Linux 深入探討》这本书,正是我的一个尝试。我被它“深入探討”的字眼深深吸引,它暗示着这本书将带我超越那些浅显的教程,去探寻 Linux 的核心机制。我非常期待书中能够详细解释 Linux 的内存管理机制,比如虚拟内存是如何工作的?页表是如何构建的?还有 CPU 调度算法,它是如何决定哪个进程获得 CPU 时间的?我希望能够通过这本书,理解 Linux 是如何做到如此高效和稳定的。此外,我对 Linux 的 I/O 模型也充满了好奇,它是如何处理大量的输入输出请求的?以及它的网络协议栈是如何实现的?我希望这本书能够用一种系统性的方法,将这些零散的知识点串联起来,形成一个完整的知识体系,让我能够真正地掌握 Linux 的精髓。

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