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出版者:Addison Wesley Longman ELT Division (a Pearson Education company)

作者:E T Cornelius

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1979-04-02

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780582797086

丛书系列:

图书标签:

• 心水的课程
• American English
• Intermediate Level
• ESL
• Textbook
• Language Learning
• Vocabulary
• Grammar
• Pronunciation
• American Culture
• Reading Comprehension
• Listening Skills

深入现代计算核心：掌握Linux系统编程与内核交互 一、 操作系统与系统编程的基石：从用户空间到内核空间 本书旨在为已经掌握基础编程概念和一定操作系统理论的读者提供一条清晰、深入的路径，探究现代操作系统，特别是类Unix环境下的系统编程精髓与内核交互机制。我们不再满足于仅仅调用标准库函数，而是深入探究这些函数背后的实现原理，理解程序是如何在操作系统提供的抽象层之上高效运行的。 第一部分：环境搭建与基础概念重塑 (Foundational Reframing) 在软件开发的广袤天地中，操作系统是不可动摇的基石。本书首先将读者带入一个严格、高效的开发环境，强调工具链的精确控制与理解。我们将详细解析现代编译系统（如GCC/Clang）的工作流程，从预处理到最终链接的每一个环节，确保读者能精确控制程序的构建。 跨平台与兼容性挑战： 讨论POSIX标准的重要性，以及它如何在不同类Unix系统（如Linux、macOS、BSD）之间架起沟通的桥梁。我们将使用实际代码示例来展示标准接口的实现差异与兼容性处理技巧。 内存管理的精细控制： 深入探讨进程地址空间布局。程序如何从磁盘加载到内存，栈、堆、数据段、代码段的物理与虚拟映射。重点解析`malloc()`和`free()`的底层实现，例如如何与内核的`brk`/`mmap`系统调用交互，实现动态内存的分配与回收。理解内存碎片化和缓存一致性对程序性能的潜在影响。 第二部分：系统调用与进程控制的深度解析 (System Call and Process Control Mastery) 系统调用是用户空间与内核空间进行通信的唯一官方通道。本书将系统地剖析最核心的一组系统调用，并展示如何利用它们构建健壮、高性能的应用程序。 文件I/O的底层逻辑： 摆脱对高级I/O库（如`stdio`）的过度依赖，直接研究`open`, `read`, `write`, `close`的工作原理。我们将对比阻塞I/O与非阻塞I/O，并介绍文件描述符（File Descriptor）在内核中的管理机制，包括VFS（虚拟文件系统）层如何统一处理不同类型的文件资源。 进程的生命周期与调度： 详细阐述进程的创建（`fork`, `vfork`, `clone`的微妙区别）、执行、等待与终止。重点剖析Linux内核中的调度器（如CFS——完全公平调度器）如何决策哪个进程应该获得CPU时间片。读者将学习如何通过`nice`值和实时优先级来微调进程行为，以满足对延迟敏感的应用需求。 信号（Signals）的处理艺术： 信号是操作系统对异步事件（如用户中断、硬件异常）的通知机制。本书将深入探讨信号的发送、递送、处理函数（Signal Handlers）的编写规范与注意事项，特别是信号安全（Signal Safety）问题，确保在中断处理期间程序状态的完整性。 第三部分：线程、同步与并发编程的高级主题 (Advanced Concurrency and Synchronization) 现代计算的性能提升严重依赖于多核处理器的利用。本部分聚焦于用户级线程（Pthreads）的实现细节以及如何在多线程环境中安全地共享资源。 Pthreads的内部机制： 详细解析线程的创建、同步（互斥锁、条件变量、读写锁）和线程局部存储（TLS）。我们将探讨内核如何将用户线程映射到内核实体（Lightweight Processes, LWP），以及上下文切换的开销。 死锁预防与解决策略： 通过实际案例演示常见的并发陷阱，并介绍资源排序、银行家算法等经典死锁预防技术。强调使用原子操作（Atomic Operations）来替代轻量级锁，以优化性能并减少锁竞争。 进程间通信（IPC）的全面考察： 除了信号量和管道，我们将深入研究System V IPC（共享内存、消息队列）和POSIX IPC的现代替代方案，分析不同IPC机制在数据传输效率、同步需求和持久性方面的优劣。 第四部分：与内核的深度交互与性能调优 (Deep Kernel Interaction and Performance Tuning) 本部分是本书的技术核心，旨在弥合应用编程与内核模块之间的鸿沟，使读者能够编写出真正高效、低延迟的系统级应用。 系统性能监控与分析： 学习使用专业的性能分析工具（如`perf`, `strace`, `ltrace`）来诊断应用程序的瓶颈。理解缓存未命中（Cache Misses）、TLB缺失对性能的影响，并学会如何通过调整I/O模式和内存访问方式来优化代码。 高效I/O模型： 深入研究非阻塞I/O的演进。全面对比`select`, `poll`, `epoll`（Linux特有）的工作机制。重点在于理解`epoll`的事件驱动模型，如何实现高效的I/O复用，是构建高并发服务器（如Web服务器、数据库代理）的关键。 内核参数的动态调整： 探讨`/proc`和`/sys`文件系统，它们是与运行中内核交互的窗口。学习如何安全地读取和修改关键内核参数（如网络缓冲区大小、文件句柄限制、内存管理阈值），使系统配置与特定应用的性能需求完美匹配。 内存映射文件与零拷贝： 剖析`mmap()`的强大功能，它如何将文件内容直接映射到进程地址空间，避免了传统`read`/`write`在用户态和内核态之间多次数据拷贝的开销，这是实现“零拷贝”I/O的基础。 通过对这些高级主题的系统性学习和实践，读者将不再只是操作系统的“使用者”，而是能够理解其内部运作机制的“驾驭者”，从而能够设计、实现和优化下一代高性能、高可靠性的系统软件。本书的每一个章节都伴随着精心设计的、需要读者手动实现的编程练习，确保理论知识能转化为扎实的工程能力。

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