具体描述
深入探索下一代软件架构：面向现代操作系统的系统级编程实践 本书导读：超越传统应用开发的界限，驾驭构建高性能、高可靠性系统的核心技术。 本书旨在为具有一定编程基础的开发者提供一套全面而深入的系统级编程知识体系，专注于如何利用现代操作系统提供的底层能力来设计、实现和优化复杂软件。我们摒弃了对特定应用界面或单一技术栈的浅尝辄止，转而深入探究操作系统内核的交互机制、内存管理的高级策略、并发与并行计算的精准控制，以及构建安全可靠系统的关键工程实践。 第一部分：现代操作系统内核与硬件交互 本部分将揭开操作系统的神秘面纱，从一个工程师而非仅仅是用户的视角审视操作系统的工作原理。我们将详细剖析操作系统的核心组件，包括进程与线程管理的底层调度算法（如CFS、实时调度策略），不仅仅停留在API调用的层面，而是深入到内核数据结构和上下文切换的细节。理解这些机制是编写高性能并发代码的基础。 随后，我们将重点探讨虚拟内存管理。这不仅包括分页机制、TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理，还将覆盖内存映射文件（Memory-Mapped Files）在实现高效I/O和进程间通信中的应用。我们将分析缺页异常处理的完整流程，并探讨如何通过优化内存访问模式（如缓存友好性设计）来显著提升程序性能。 第二部分：高性能并发与同步机制 在多核处理器成为主流的今天，并发编程是系统开发的核心挑战。本部分将系统地介绍并发编程的范式，从锁机制的细微差别（如自旋锁、互斥量、读写锁）到更高级的同步原语。我们将详细分析无锁数据结构（Lock-Free Data Structures）的设计原理，重点讲解CAS（Compare-and-Swap）操作在构建高性能队列、栈和哈希表中的应用，并深入探讨内存屏障（Memory Barriers/Fences）对保证多核环境下数据一致性的决定性作用。 此外，本书还将投入大量篇幅讨论并发设计模式，例如生产者-消费者模型、Reactor模式和Proactor模式在实际系统中的实现与性能权衡。我们不仅会展示如何使用标准库提供的工具，更重要的是指导读者如何在特定的性能瓶颈下，定制化地设计同步和协调机制。 第三部分：系统级I/O与网络编程深度解析 高效的数据传输是任何复杂系统的生命线。本部分专注于系统级I/O的优化。我们将深入研究阻塞I/O、非阻塞I/O与异步I/O（AIO）的区别和适用场景。针对Linux环境，我们将详细讲解epoll机制的内部实现，分析其与传统select/poll在可扩展性上的优势。 网络部分，我们将超越标准的套接字编程，聚焦于高性能网络栈的构建。这包括对TCP/IP协议栈的定制化优化，如拥塞控制算法的调整、零拷贝（Zero-Copy）技术的应用（如sendfile），以及构建面向连接或无连接的高速数据传输通道。对于需要超低延迟的应用，我们还将引入用户态网络栈（如DPDK）的基本概念和实践路线。 第四部分：系统级调试、性能分析与故障排查 构建健壮的系统，调试和性能优化是不可或缺的环节。本书将提供一套系统化的性能分析方法论。我们将讲解如何利用性能分析工具（如Perf、Valgrind）来捕获和解释CPU性能计数器数据，识别缓存未命中率、分支预测失误等深层性能瓶颈。 在调试层面，我们将深入探讨信号处理、核心转储（Core Dump）分析，以及如何使用GDB进行跨进程调试和复杂的内存检查。对于内存泄漏和未定义行为的排查，我们将介绍地址消毒工具（Address Sanitizer）的使用技巧，以及如何结合静态分析工具来预防潜在的并发错误。 第五部分：系统级安全与资源隔离 现代软件系统必须具备强大的安全性。本部分将系统地探讨安全编程实践，包括如何有效防御缓冲区溢出、整数溢出等经典攻击，以及如何正确处理用户输入。我们将深入分析操作系统提供的安全机制，如地址空间布局随机化（ASLR）的工作原理，以及数据执行保护（DEP/NX Bit）。 此外，对于需要隔离不同工作负载的场景，我们将介绍容器技术（如Cgroups和Namespaces）的底层原理，指导读者理解资源限制和服务隔离是如何在内核层面实现的，为构建下一代云原生基础设施打下坚实的理论基础。 目标读者 本书面向的读者是对底层技术有强烈求知欲的软件工程师、系统架构师、操作系统研究人员，以及希望从应用层开发者进阶到系统级专家的人士。阅读本书需要具备扎实的C/C++语言基础，并对数据结构和算法有清晰的理解。通过本书的学习，读者将能够自信地设计、实现并维护运行在复杂硬件与操作系统环境下的高性能、高可靠性软件系统。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有