Professional Linux Network Programming

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出版者:Wrox Press
作者:Wrox Press Author Team
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2003-09
价格:USD 49.99
装帧:Paperback
isbn号码:9781861008411
丛书系列:
图书标签:
  • Linux
  • 网络编程
  • TCP/IP
  • Socket
  • 多线程
  • 服务器
  • 客户端
  • 网络协议
  • 高性能网络
  • 专业级
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具体描述

深入探索现代网络架构与高效编程实践:面向系统工程师与高级开发者的全面指南 本书旨在为系统工程师、网络架构师以及希望深入理解现代操作系统网络栈和高性能网络编程的开发者,提供一套全面、深入且实用的知识体系。我们不关注于特定操作系统的特定 API 细节,而是致力于剖析网络通信的底层原理、设计哲学,以及如何构建具有极高吞吐量和低延迟特性的网络应用。 全书内容围绕高性能网络设计、核心协议栈优化、并发模型选择与实践、以及现代网络基础设施的互操作性这四大核心支柱展开。 第一部分:网络基础架构的深度剖析(The Deep Dive into Network Stack) 本部分将带领读者超越教科书式的 TCP/IP 介绍,直达操作系统内核,探究网络数据包的生命周期和处理流程。 1. 内核网络栈的内部工作机制: 我们将详细解析 Linux 内核中网络协议栈的各个层次,重点讲解 `sk_buff` 结构体在数据包生命周期中的角色和演变,数据包如何从硬件中断触发,经过中断处理程序、软中断(SoftIRQ)、工作队列(Workqueue)直至用户空间应用程序的整个路径。探讨零拷贝技术(Zero-Copy)在 `sendfile()` 和 `splice()` 等系统调用中的实现细节及其性能优势。 2. 传输层协议的精细调优: TCP 协议的复杂性远超三次握手和四次挥手。本章将深入探讨拥塞控制算法的演进,从经典的 Tahoe/Reno 到现代的 BBR(Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time)。读者将学习如何通过内核参数(如 `net.ipv4.tcp_wmem`, `tcp_rmem`)和系统调用来精确控制发送缓冲区和接收缓冲区,以及如何利用 TCP 扩展(如 BBR、Timestamp、SACK)来优化长肥网络的性能。此外,UDP 的应用场景、性能考量以及如何通过自定义协议栈实现可靠性增强也将被涵盖。 3. 现代网络硬件的协同工作: 探讨现代网卡(NIC)如何通过硬件卸载(Offloading)技术(如 TSO/LRO/Gro/GSO)减轻 CPU 负担。深入解析中断合并(Interrupt Coalescing)机制,以及如何平衡延迟与吞吐量之间的关系。我们将介绍如何使用 `ethtool` 等工具对网卡进行精细配置,以适应不同的工作负载需求。 第二部分:高性能网络编程模型与实践(High-Performance Concurrency Models) 构建高性能服务器的关键在于选择和实现高效的并发模型,以最大化 CPU 核心的利用率并最小化上下文切换的开销。 1. IO 多路复用技术的演进与比较: 全面对比 `select`, `poll`, `epoll` (Linux), `kqueue` (BSD/macOS) 的底层实现机制、性能瓶颈和适用场景。重点分析 `epoll` 的边缘触发(Edge-Triggered)与水平触发(Level-Triggered)模式的差异,并指导读者何时应选择哪种模式以避免“惊群效应”和不必要的系统调用。 2. 反应式编程与事件驱动架构: 阐述基于事件循环(Event Loop)的服务器设计模式,这是现代高性能框架(如 Node.js、Nginx 核心)的基础。我们将构建一个基础的、无阻塞的 I/O 模型,并讨论如何利用信号量(Signals)和异步 I/O (AIO) 来处理高并发、长连接场景下的复杂状态管理。 3. 内存访问局部性与缓存效率: 在网络编程中,数据的读取和写入频率极高。本章将探讨数据结构布局对 CPU 缓存线(Cache Line)填充的影响。讨论如何设计数据结构以提高缓存命中率,例如使用环形缓冲区(Ring Buffer)代替链表进行数据缓冲,以及如何通过内存对齐来优化数据传输效率。 4. 线程模型的高级应用: 不仅限于传统的“每连接一个线程”模型,本书将重点介绍线程池设计、任务分离(如 I/O 线程与计算线程分离),以及如何利用线程本地存储(Thread-Local Storage)来减少锁竞争。探讨锁(Mutex, Spinlock, RCU)在并发网络服务中的正确使用场景和性能权衡。 第三部分:新兴协议与下一代网络(Next-Generation Protocols and Architectures) 随着传统 TCP 协议栈的局限性日益凸显,新的传输层协议和架构正在兴起。本部分将重点关注这些前沿技术。 1. QUIC 协议的深度解析: 详细拆解 Google 的 QUIC 协议,其基于 UDP 传输、集成了 TLS 1.3 的特性,以及如何实现快速连接建立(0-RTT/1-RTT)和连接迁移(Connection Migration)。我们将分析 QUIC 在 HTTP/3 中的应用,并讨论其在多路复用和拥塞控制上的创新点。 2. DPDK 与用户态网络栈: 对于需要极致性能的应用(如电信、金融交易),直接绕过内核网络栈是关键。本书将介绍 Data Plane Development Kit (DPDK) 的基本架构,包括 PMD (Poll Mode Driver)、Huge Pages 的使用,以及如何构建完全在用户空间运行的高效数据平面。 3. 容器化环境下的网络隔离与性能: 在云原生时代,理解容器(如 Docker, Kubernetes)如何影响网络性能至关重要。我们将剖析 `veth` 对、Bridge、Linux Namespace 的工作原理,并讨论如何优化 CNI(Container Network Interface)插件的性能,以减少容器间和容器到主机的网络开销。 第四部分:可观测性、调试与性能分析(Observability, Debugging, and Profiling) 强大的网络应用必须是可调试和可度量的。本部分提供了一套系统化的性能分析工具和方法论。 1. 追踪工具链的应用: 深入使用 `perf` 工具链,学习如何通过硬件性能计数器(PMC)来分析 CPU 周期消耗在内核网络栈(SoftIRQ/中断)和用户空间代码中的比例。介绍使用 eBPF 动态追踪技术,对内核网络事件进行无侵入式采样和分析。 2. 延迟分析与抖动(Jitter)管理: 区分并量化不同类型的延迟(如排队延迟、传输延迟、处理延迟)。学习如何使用高精度计时器来测量系统调用和函数执行的微秒级耗时,并识别导致延迟抖动的主要系统瓶颈。 3. 网络故障诊断的系统方法: 建立一套从应用层到硬件层的系统化故障排除流程。熟练运用 `tcpdump`/`tshark` 进行高级数据包捕获和分析,结合内核调试工具如 `ss`, `netstat`, `ip route` 来定位路由、防火墙(iptables/nftables)及连接状态问题。 本书的最终目标是培养读者构建、优化和维护下一代高可靠、高性能网络系统的能力,使其能够自信地驾驭从底层硬件中断到上层应用协议栈的复杂技术栈。

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读后感

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用户评价

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《Professional Linux Network Programming》这个书名,直接击中了我的痛点。作为一名在Linux平台上工作的开发者,我常常感到自己在网络编程这块“硬骨头”面前力不从心,总觉得隔靴搔痒。我希望这本书能够真正做到“Professional”,即深入浅出地讲解Linux网络编程的方方面面,从最基础的Socket API到复杂的并发模型,都能有详尽的阐述。我尤其期待书中对TCP/IP协议栈的深入剖析,例如TCP的拥塞控制算法是如何工作的,UDP的报文如何在网络中传输,以及DNS解析的完整流程。我对书中关于I/O多路复用的讲解充满了期待,特别是epoll的底层实现和不同模式(LT/ET)的优劣势,以及如何有效地利用它们来构建高性能的网络服务器。我希望能看到书中提供一些关于网络编程的优化技巧,例如如何减少系统调用的次数,如何合理地管理缓冲区,以及如何选择合适的网络通信模型(Reactor、Proactor等)。此外,我也非常关注书中是否会涉及一些网络安全方面的编程实践,比如SSL/TLS的集成,以及如何防止常见的网络攻击。我期待这本书能够为我提供一套系统性的知识体系,让我能够自信地应对各种复杂的网络编程挑战,成为一名真正的Linux网络编程专家。

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一直以来,Linux网络编程对我而言,都像是一片神秘而充满挑战的领域。当看到《Professional Linux Network Programming》这本书名时,我的目光就被牢牢吸引住了。我深知,在Linux平台上进行网络编程,需要对操作系统底层的网络模型有深入的理解,而不仅仅是调用几个API函数那么简单。我希望这本书能够带领我深入理解TCP/IP协议栈的工作原理,从三次握手、四次挥手的细节,到拥塞控制、流量控制的机制,能够有一个全面的认识。同时,我也对书中关于Socket编程的方方面面充满了期待,特别是如何使用各种Socket选项来优化网络性能,比如如何避免TCP的"TIME_WAIT"状态,如何处理粘包和分包问题,以及如何实现高效的I/O多路复用。我对书中可能涉及到的进程间通信(IPC)在网络编程中的应用也颇感兴趣,比如如何利用共享内存、消息队列等机制来加速数据在不同进程间乃至不同机器间的传递。书中如果能包含一些实际的网络应用开发案例,比如一个高性能的HTTP服务器或者一个分布式系统的通信组件,那将是极大的福音,能够帮助我将理论知识转化为实践经验。我更期待的是,这本书能够教会我如何编写出更加健壮、安全、可伸缩的网络应用程序,能够应对各种复杂的网络环境和高并发的访问压力。

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这本书的书名《Professional Linux Network Programming》让我瞬间产生了强烈的共鸣,仿佛看到了通往Linux网络编程精髓的大门。我一直渴望能够摆脱现有的编程框架的束缚,去理解那些支撑起这一切的底层逻辑。在Linux环境下进行网络编程,在我看来,是一种回归本源、追求极致的修行。我对书中关于Socket API的每一个函数都有着浓厚的兴趣,不仅仅是了解它们的功能,更想知道它们的实现原理,比如connect()函数是如何建立TCP连接的,send()和recv()在底层是如何工作的,是否存在一些鲜为人知的性能优化点。我对书中关于并发模型的探讨也充满期待,多线程、多进程、select/poll/epoll的深入解析,以及它们各自的优缺点和适用场景,无疑是提升网络应用性能的关键。我设想着书中会详细讲解如何编写一个高性能的Reactor模式或者Proactor模式的网络服务器,能够轻松应对成千上万的并发连接。此外,我对书中可能涉及到的网络协议的实现细节也相当好奇,比如HTTP协议是如何在应用层构建的,FTP协议在文件传输过程中有哪些值得注意的地方,DNS解析的原理又是怎样的。如果书中能够包含一些关于网络故障排除和性能调优的实用技巧,那将是锦上添花,帮助我成为一个真正“Professional”的网络编程者。我坚信,通过这本书的学习,我能够构建出更加健壮、高效、安全的网络应用程序,真正掌握Linux网络编程这门艺术。

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《Professional Linux Network Programming》这个书名,一下子就抓住了我的注意力。我一直以来都对底层技术充满热情,尤其是在Linux这个强大的操作系统上进行网络编程。我希望这本书能够带我深入理解TCP/IP协议栈的每一个细节,从数据包的封装、传输到解封装,都能够有清晰的认识。我对书中关于Socket API的深入讲解非常期待,不仅仅是了解函数的功能,更想知道它们的实现原理,以及在使用过程中有哪些需要注意的陷阱。我尤其关注书中关于并发处理的介绍,多线程、多进程、select/poll/epoll,这些都是构建高性能网络应用的关键。我希望能够学习到如何利用这些技术来设计一个能够轻松应对高并发请求的网络服务器。书中如果能涉及一些更高级的网络编程概念,比如Reactor模式、Proactor模式,以及异步I/O(AIO)的实现,那将是极大的惊喜。此外,我也对书中关于网络服务的鲁棒性和安全性方面的编程实践充满了期待,如何处理各种网络异常,如何保证数据的完整性和安全性,这些都是至关重要的。我坚信,通过深入学习这本书,我能够将自己的Linux网络编程技能提升到一个全新的高度,成为一名更加“Professional”的网络开发者。

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《Professional Linux Network Programming》这个书名,光是听着就充满了专业与力量感。作为一名对底层技术充满探索欲的开发者,我一直认为,在Linux环境下精通网络编程,是迈向技术精深的必经之路。我期望这本书能够不仅仅是API的罗列,而是深入挖掘其背后的原理和设计思想。我对书中关于TCP/IP协议栈的深度解析抱有极大的期望,希望能理解TCP连接是如何建立、维护和关闭的,拥塞控制和流量控制的机制是如何运作的,以及UDP的广播和组播的实现细节。Socket编程的每一个细节都让我着迷,我期待书中能够详细讲解不同类型的Socket(流式Socket、数据报Socket、原始Socket等)的特性和应用场景,以及各种Socket选项(如SO_REUSEADDR、SO_RCVTIMEO、SO_SNDTIMEO等)的作用和影响。并发处理是网络编程的重中之重,我希望能在这本书中看到关于多线程、多进程以及各种I/O多路复用技术(select、poll、epoll)的详细讲解和性能对比,以及如何设计高效的事件驱动模型。如果书中能涵盖一些网络编程的常见问题和解决方案,例如如何处理心跳检测、如何实现优雅地关闭连接、如何进行网络诊断等,那将是极大的帮助。我希望通过这本书的学习,能够真正理解Linux网络编程的精髓,并能够独立设计和开发出高效、稳定、可扩展的网络应用程序。

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《Professional Linux Network Programming》——单单是这个书名,就足以让我心潮澎湃。我一直深信,真正理解一个操作系统的网络能力,在于能否在其上进行深入的网络编程。这本书的出现,正是我一直以来所寻求的。我热切期望它能引领我深入Linux内核的网络协议栈,去探究TCP/IP协议的每一个精妙之处,从三次握手建立连接到四次挥手优雅断开,从滑动窗口控制数据传输到拥塞避免算法保障网络稳定。我对Socket API的每一个函数都充满了探索的欲望,希望能理解它们在内核中的具体实现,以及如何通过精妙的选项配置来优化性能。并发处理是网络编程的永恒主题,我期待书中能对我解释清楚select、poll、epoll的底层机制,以及它们各自的优劣势,并能提供构建高性能、高并发网络服务的实战经验,比如如何设计一个事件驱动的服务端。我也对书中可能涉及到的网络协议的实现细节(如HTTP、FTP等)以及进程间通信(IPC)在网络编程中的高级应用,例如利用共享内存加速数据交换,抱有浓厚的兴趣。这本书的“Professional”定位,让我相信它能够提供超出一般入门书籍的深度和广度,真正帮助我成为一名在Linux网络编程领域游刃有余的专家。

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《Professional Linux Network Programming》这个书名,精准地定位了我内心深处对Linux网络编程的渴望。我始终认为,掌握Linux下的网络编程,是通往高性能、高并发系统开发的必由之路。这本书让我看到了深入理解TCP/IP协议栈的希望,我期待能详细了解TCP的可靠性机制是如何实现的,UDP在什么场景下更具优势,以及HTTP协议在应用层是如何构建的。我对Socket API的每一个函数都有着探究的冲动,希望能够理解它们在Linux内核中的运作原理,以及如何通过合理的参数设置来提升效率。并发编程是网络编程的灵魂,我迫切地想在这本书中找到关于select、poll、epoll等I/O多路复用技术的深度解析,以及如何利用多线程、多进程或者事件驱动模型来构建强大的网络服务。书中是否会包含一些关于网络编程的最佳实践,例如如何进行性能调优,如何处理网络异常,如何设计可扩展的网络架构?我对此充满期待。此外,我也非常关注书中关于网络安全方面的编程,比如如何实现SSL/TLS加密通信,以及如何防范一些常见的网络攻击。这本书的“Professional”字样,预示着它将提供远超入门级别的深度内容,帮助我真正掌握Linux网络编程的核心技术,为构建复杂、高效的网络应用打下坚实的基础。

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《Professional Linux Network Programming》这个书名,直接点燃了我内心深处对底层技术的好奇心。作为一名开发者,我总觉得,只有深入理解了操作系统的网络栈,才能真正驾驭网络编程这门技术,而不是仅仅停留在API的调用层面。我期待书中能够详细解析Linux内核中的网络协议栈,从TCP/IP的各个层级到更上层的应用协议,能够看到它们是如何在内核中实现和交互的。我对书中关于Socket的各种类型和选项的讲解充满期待,尤其是那些鲜为人知的,能够带来性能提升或者解决特定问题的技巧。例如,如何有效地使用SO_REUSEADDR、SO_KEEPALIVE等选项,以及不同Socket类型(如流式Socket、数据报Socket)的适用场景。并发处理是网络编程的重中之重,我希望能在这本书中看到关于多路复用技术(select, poll, epoll)的深度剖析,以及它们在实际应用中的性能对比和最佳实践。异步I/O(AIO)也是我非常感兴趣的一个领域,它能够极大地提高程序的吞吐量和响应速度,这本书是否会详细介绍libaio或者其他异步I/O的实现方式?此外,我还希望书中能够涉及一些更高级的网络编程话题,比如网络服务的负载均衡、容错机制,以及如何编写高效的网络代理服务器。这本书的“Professional”定位,让我相信它不会仅仅停留在基础概念的讲解,而是会深入到Linux网络编程的各个方面,为我提供一套完整的解决方案。

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这本书的书名就足够吸引我了——《Professional Linux Network Programming》。我一直对网络编程领域充满好奇,尤其是在Linux这个强大的操作系统平台上。想象一下,能够深入理解网络通信的底层机制,掌握在Linux环境中构建稳定、高效网络应用程序的诀窍,这本身就是一件令人兴奋的事情。我常常在想,那些支撑起整个互联网的海量数据是如何在不同的设备之间流动?TCP/IP协议栈的精妙之处究竟体现在哪里?Socket编程到底有哪些不为人知的陷阱和优化技巧?这本书,我觉得,就是解答这些疑惑的钥匙。我对书中可能涉及的关于进程间通信(IPC)的深入探讨非常期待,比如如何利用管道、消息队列、共享内存等机制来提升多进程应用的协同效率。同时,我也希望能看到关于异步I/O(AIO)和事件驱动编程模型的详细介绍,毕竟在处理高并发的网络请求时,这些技术至关重要。书中如果能包含实际的案例分析,比如构建一个简单的Web服务器、一个聊天室或者一个文件传输工具,那将是极大的加分项,能够帮助我将理论知识转化为实践能力。我尤其希望这本书能够覆盖到IPv6的特性和编程方法,毕竟IPv4地址资源日益枯竭,IPv6的普及是大势所趋。另外,对于网络安全方面的编程实践,比如SSL/TLS的集成和加密通信的实现,也是我非常关注的内容。这本书的“Professional”字样,也让我对其内容的深度和专业性充满了信心,期待它能带领我进入Linux网络编程的专家级别领域。

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《Professional Linux Network Programming》这个书名,仿佛开启了我对Linux网络编程世界的一扇新大门。我一直认为,想要成为一名优秀的网络工程师或者后端开发者,必须精通Linux下的网络编程。我希望这本书能够从最基础的Socket API讲起,但又不仅仅停留在API的使用,而是深入到其背后的实现原理。我对书中关于TCP/IP协议栈的详细解析充满了期待,比如TCP的可靠性是如何保证的,UDP的无连接特性又适合哪些场景。书中对并发编程的探讨也是我非常关注的重点,select、poll、epoll这些I/O多路复用技术的原理和适用性,以及如何利用多线程或多进程来构建高性能的网络服务。我尤其想了解如何设计一个能够处理海量并发连接的服务器,比如使用事件驱动的模型。此外,我对书中可能涉及到的网络编程中的一些高级主题也充满好奇,例如如何实现优雅的连接关闭,如何处理网络异常,以及如何利用epoll的LT和ET模式来优化性能。如果书中能够包含一些实际的网络应用程序的开发实例,例如一个简单的聊天服务器或者一个文件传输工具,那就再好不过了,能够帮助我更好地理解和掌握书中的知识。我渴望通过这本书的学习,能够站在一个更高的起点,更深刻地理解网络通信的本质,并能够构建出更加稳定、高效、可靠的网络应用。

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