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出版者:北京大学出版社

作者:美国微软公司(Microsoft)

出品人:

页数:444

译者:

出版时间:2000-3

价格:148.00元

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isbn号码:9787301013595

丛书系列:

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操作系统技术前沿探索与实践指南 一本深入剖析现代操作系统核心架构、性能优化及安全策略的权威参考书 本书旨在为系统架构师、高级系统工程师、操作系统内核开发者以及对底层技术有浓厚兴趣的专业人士，提供一套全面、深入且极具实践指导意义的操作系统知识体系。我们聚焦于当前主流企业级和高性能计算环境中最为关键和复杂的操作系统技术领域，完全避开对特定历史版本（如Windows NT 4.0到2000）的叙述，转而着眼于驱动未来计算发展的核心概念与工程实践。 全书结构清晰，内容涵盖了从基础理论到尖端应用的多个维度，确保读者能够构建起一个坚实、现代化的操作系统认知框架。 --- 第一部分：现代操作系统核心结构与抽象（The Core Architecture） 本部分深入剖析了现代操作系统赖以生存的根本性设计哲学和核心组件的实现原理，着重于对资源的有效隔离与管理。 第一章：进程与线程的现代调度模型 本章摒弃了传统的固定时间片模型，重点探讨了抢占式多任务处理在多核与异构处理器环境下的最新演进。我们将详细解析： 1. 公平性与实时性之间的权衡艺术（Fairness vs. Real-Time Guarantees）： 探讨了 CFS（Completely Fair Scheduler）或其他先进调度算法的设计思想，以及如何通过优先级继承、优先级提升（Priority Boosting）机制来解决优先级反转问题。 2. 软实时与硬实时调度的边界： 分析了针对特定延迟敏感型应用（如金融交易系统、工业控制）的调度策略，包括时间预算（Time Budgeting）和周期性任务管理。 3. 上下文切换的性能开销分析： 深入到硬件层面，讨论了寄存器组保存、TLB（Translation Lookaside Buffer）的刷新对性能的影响，以及操作系统如何通过硬件辅助技术（如硬件上下文ID）来最小化这种开销。 第二章：内存管理的高级技术与虚拟化基础 内存管理是操作系统的心脏。本章不再停留于简单的分页机制，而是聚焦于如何高效利用现代内存层次结构和应对大规模地址空间的需求。 1. NUMA（Non-Uniform Memory Access）架构下的内存分配策略： 详细阐述了节点局部性（Node Locality）的优化目标，探讨了软件如何与硬件拓扑图交互，实现跨节点访问的最小化。讨论了内存迁移（Memory Migration）和内存气泡（Memory Ballooning）在虚拟化环境中的应用。 2. 地址空间布局随机化（ASLR）的有效性与绕过技术： 分析 ASLR 技术的原理，以及现代攻击者如何利用信息泄露、ROP/JOP 等技术来克服 ASLR 带来的随机化屏障。讨论了内核层面对抗措施的演进。 3. 大页（Huge Pages）与内存保护： 探讨使用大于标准 4KB 的内存页如何降低 TLB 命中率的压力，特别是在数据库和虚拟化宿主机的性能优化中的关键作用。 第三章：I/O 子系统的异步化与零拷贝（Zero-Copy） 现代高性能应用对 I/O 延迟极为敏感。本章着重于如何通过革命性的 I/O 模型减少 CPU 介入次数和数据拷贝操作。 1. 基于事件驱动的 I/O 模型（Epoll/Kqueue）： 对比传统 I/O 模型的局限性，深入解析基于事件通知机制的设计，及其在处理海量并发连接时的优越性。 2. 直接 I/O 与零拷贝技术栈： 详细分析 `sendfile`、`splice` 等系统调用的内部工作流程，阐述数据如何在内核空间和用户空间之间实现“零拷贝传输”，避免了数据冗余的 CPU 周期消耗。 3. 存储栈的层次优化： 探讨 NVMe 协议、RDMA（Remote Direct Memory Access）在远程存储访问中的应用，以及操作系统如何暴露这些低延迟接口给应用层。 --- 第二部分：系统安全、隔离与可靠性（Security and Resilience） 在复杂的网络环境中，系统的健壮性和安全性至关重要。本部分着眼于防御性编程、隔离技术和系统级的故障恢复能力。 第四章：内核与用户空间的安全边界强化 本章关注操作系统如何设计和强制执行严格的权限分离，防止恶意代码或错误代码破坏系统完整性。 1. 权限模型与最小权限原则（Principle of Least Privilege）： 探讨基于角色的访问控制（RBAC）和基于属性的访问控制（ABAC）在操作系统权限划分中的应用。 2. 内核态与用户态隔离机制的深入解析： 深入分析系统调用（Syscall）的入口与出口点，以及如何通过硬件虚拟化（如 Intel VT-x/AMD-V）提供的特权级别来加固隔离。 3. 内存安全扩展： 讨论现代编译器和操作系统如何协同工作，以缓解缓冲区溢出、堆损坏等经典漏洞，例如 CFI（Control-Flow Integrity）的实现原理和运行时检查。 第五章：容器化与轻量级虚拟化技术 容器（如 Docker/Kubernetes）已成为应用部署的事实标准。本章解析操作系统提供的核心机制，使得这种高效隔离成为可能。 1. 命名空间（Namespaces）与资源限制（cgroups）： 详细解析 Linux 内核是如何通过 PID、网络、挂载点等命名空间来创建隔离视图，以及 cgroups 如何进行细粒度的 CPU、内存、I/O 资源配额管理。 2. 不可变性与镜像原理： 探讨操作系统层面对文件系统快照和写时复制（Copy-on-Write）技术的使用，以确保容器环境的快速启动和一致性。 3. 安全上下文与 Seccomp： 分析如何利用 Seccomp 过滤器来限制容器内进程可执行的系统调用集合，从而进一步收紧攻击面。 第六章：系统容错与崩溃恢复机制 系统必须具备在不可预见的错误发生时快速恢复的能力。 1. 事务性文件系统（Transactional File Systems）： 探讨如何设计确保文件系统操作原子性的机制，避免在断电或崩溃时数据处于不一致状态。 2. 内核恐慌（Kernel Panic）的调试与后处理： 分析操作系统在发生致命错误时如何捕获现场、生成核心转储（Core Dump），以及事后分析工具链的使用。 3. 主动健康监测与故障预测： 讨论如何利用系统内部指标（如 I/O 延迟抖动、内存碎片化程度）来预测潜在的系统退化，并触发自动化的干预措施。 --- 第三部分：性能调优与系统编程接口（Optimization and Interfaces） 本部分将理论知识转化为可操作的工程实践，指导读者如何编写高效的代码并准确地衡量系统性能。 第七章：系统调用与高性能库的交互 本章深入探讨了用户空间程序与内核空间交互的最佳实践。 1. 系统调用延迟分析与批处理： 解释系统调用的开销构成，并介绍如何通过批量 I/O 或延迟提交技术来减少调用次数。 2. 共享内存与 IPC 机制的选型： 对比消息队列、信号量、共享内存、以及新型的基于寄存器的通信机制（如 XDP/eBPF 辅助的通信），指导读者根据应用场景选择最优的进程间通信方式。 第八章：内核性能剖析工具与方法论 有效的性能优化始于准确的测量。本章专注于现代剖析工具的使用。 1. 基于采样的动态跟踪工具（如 Perf, DTrace/SystemTap）： 学习如何利用这些工具对系统进行“非侵入式”的性能采样，准确定位热点函数和锁竞争点。 2. CPU 性能计数器（PMC）的利用： 解释硬件性能计数器暴露的 L1/L2 缓存命中率、分支预测失误率等关键指标，以及如何将这些指标与代码逻辑关联起来。 3. 锁竞争与内存屏障的性能影响： 深入分析并发编程中使用的各种同步原语（Mutex, Semaphore, Read-Write Locks）在多核环境下的实际性能表现，并讨论编译器和硬件的内存模型如何影响程序员对可见性的认知。 本书通过这种全面且面向未来的技术视角，为读者提供了一套超越特定产品周期的操作系统理解框架，是构建下一代高性能、高安全系统的必备参考手册。

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评价一本关于操作系统深层架构的书籍，最终还是要落到代码层面和概念实现的准确性上。对于《Microsoft Windows 从 NT4.0 到 2000》这样跨越重大版本迭代的作品，我最关切的是它如何清晰地界定新旧特性之间的兼容性边界。例如，针对那些依赖特定 NT 4.0 权限模型或特定系统调用的应用程序，Win2000 提供了哪些平滑迁移的机制，这些机制背后的技术实现逻辑是什么？我希望书中能提供精确的函数调用栈和对象生命周期图，对比描述在 NT 4.0 中需要手动处理的资源释放，在 Win2000 中是如何被新的垃圾回收或引用计数机制所接管的。此外，网络协议栈（TCP/IP 驱动层）在从 4.0 到 2000 的过程中，性能和安全性的提升究竟体现在哪些具体的内核结构优化上？如果作者只是泛泛而谈“性能提升了”，那这本书的价值就大打折扣了。我需要的是那些能让经验丰富的系统工程师在阅读后，感觉自己像是重新学习了一遍 Windows 内核的细节，而不是简单地回顾历史。

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拿到这本书的初步印象，感觉它不是那种你能在咖啡馆里轻松翻完的休闲读物，它散发着一种令人敬畏的、教科书般的厚重感。我猜想，作者一定是在微软内部或与核心开发团队有深度接触的人士，不然无法如此清晰地勾勒出从那个略显粗糙但高效的 NT 4.0 到面向未来的 Win2000 的路线图。我希望这本书能像一台显微镜，聚焦于用户模式和内核模式交互边界的微妙变化。比如说，Win2000 中引入的 Active Directory（AD）是革命性的，但我更想知道，在 AD 实现之前，NT 4.0 的域控制器机制是如何在技术上被解构和重构的。再者，关于内存管理和I/O子系统的改进，那些关于缓存一致性和延迟优化的底层算法，是否会得到细致的图解和算法描述？如果这本书仅仅停留在功能介绍层面，那它就浪费了标题所暗示的巨大历史纵深。真正吸引我的，是那些关于驱动程序模型升级（特别是 WDM 的全面部署），以及如何在保持向后兼容性的同时，悄然植入未来 Windows 架构的种子。这需要极其严谨的技术语言和无可挑剔的架构图谱，否则很容易让人迷失在复杂的API调用和系统调用序列中。

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这本书的封面散发着一种九十年代末期，信息技术狂飙突进的年代气息。它所涵盖的时期，正是微软从一个软件巨头蜕变为全球技术基础设施主导者的关键阶段。我期望作者能展现出一种超越单纯技术文档的叙事能力。请告诉我，在 NT 4.0 那个刚刚确立霸主地位的时候，开发团队在面对微软内部对 Win9x 和 NT 平台整合的压力时，是如何在技术路线图上进行战略决策的？Win2000 最终的形态，是妥协的产物，还是清晰愿景的胜利？我特别想了解与电源管理、即插即用（PnP）相关的驱动程序框架的演变，这块在 NT 4.0 时代的体验无疑是痛苦的。如果书中能穿插一些关于早期 Beta 测试的轶事，或者关于某个关键 API 接口反复修改的幕后故事，那会使枯燥的技术描述变得生动起来。我希望这本书能揭示出，在那段被许多人视为“过渡期”的岁月里，微软是如何为后续的 XP 和 Vista 奠定其最核心、最稳固的技术地基的。

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这本书的名字听起来就让人肃然起敬，**《Microsoft Windows 从 NT4.0 到 2000》**。光是看到这个跨度，我就知道，这绝不是一本泛泛而谈的入门指南。它更像是一份深挖骨髓的技术史诗，记录了微软操作系统发展史上那段至关重要的、充满变革的“青春期”。我期待着它能详细剖析 NT 4.0 那种坚如磐石的企业级架构是如何一步步演化，最终融入 Win2000 那种兼顾桌面友好与服务器稳定性的复杂体系的。我尤其想知道，作者是如何处理从经典的 32 位架构向更现代、更安全模型过渡过程中的那些技术权衡和设计决策的。这本书应该会深入到内核级别的变化，比如服务控制管理器（SCM）的演进，GDI/USER 层的优化，以及安全子系统的重构。如果它只是简单地罗列新特性，那它就不值一提了；我需要的是对**“为什么”**会这样设计，**“如何”**实现这些转变的深度解析。这本书的价值，理应在于它能为那些经历过那个时代，或者希望追溯 Windows 企业级血脉的资深工程师，提供一份无可替代的内部参考手册。我关注的焦点在于那些被光环遮蔽的底层细节，比如对象管理器和进程间通信机制在这一代产品中的精妙调整。

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我对技术书籍的评价标准一向苛刻，特别是涉及操作系统这种复杂系统的历史演进。这本书要是真能对得起“从 NT4.0 到 2000”这个宏大命题，那么它必须对那个时代遗留的技术债务和创新突破进行公正的梳理。我首先关注的是稳定性与性能的博弈。NT 4.0 赢得了企业市场的尊重，但其用户体验和对新硬件的支持略显滞后；而 Win2000 则试图用更好的即插即用和统一的设备驱动模型来弥补。这本书是否阐述了微软是如何在保持 NT 内核的纯净性（相对于早期的 9x 系列）的同时，逐步“桌面化”这个原本偏向服务器的内核？我非常期待看到关于 COM/DCOM 在这两个版本中的集成深度差异的分析，以及注册表结构在过渡期的任何微调。如果作者能提供一些关于早期版本中臭名昭著的 Bug 是如何通过 Win2000 的补丁和设计重构得以修复的案例分析，那这本书的实用价值和历史价值都会呈指数级增长。这不仅仅是学习一个操作系统的历史，更是理解工程界如何平衡遗留代码和前沿技术的心血。

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