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出版者:第1版 (2007年1月1日)

作者:张勇毅

出品人:

页数:377

译者:

出版时间:2007-1

价格:42.0

装帧:平装

isbn号码:9787115138408

丛书系列:

图书标签:

• PowerBuilder
• SQL Server
• 数据库
• 应用开发
• 开发技术
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• PB

《深入理解Windows内核：系统结构、驱动开发与底层原理》 内容提要 本书旨在为系统级程序员、高级驱动开发工程师以及对操作系统内核机制怀有浓厚兴趣的技术人员，提供一个全面、深入、且富有实践指导意义的Windows操作系统内核剖析指南。全书不拘泥于表面的API调用，而是着眼于Windows NT/2000/XP/7/10/Server等系列操作系统内核（NTOSKRNL）的底层设计哲学、核心数据结构以及关键功能模块的实现细节。 全书结构严谨，从宏观的系统架构入手，逐步深入到微观的内存管理、进程/线程调度、I/O子系统、对象管理器以及安全模型的内部工作原理。我们通过大量的代码示例、系统调用栈追踪以及内核调试技巧，将抽象的理论具象化，帮助读者真正理解操作系统是如何高效、稳定地管理硬件资源和应用程序的。 第一部分：Windows内核基础与系统启动 本部分作为入门基石，详述了Windows操作系统家族的演进历程，重点解析了Windows NT架构的设计目标和核心组件划分，包括HAL（硬件抽象层）、内核本身（Ntoskrnl.exe）以及硬件支持层（HALS）。 系统启动流程详解： 详细描述了从BIOS/UEFI启动到Boot Loader加载，再到内核初始化（Bootstrapping）的全过程。重点分析了Boot Loader在加载内核映像、初始化关键数据结构（如System Control Data Block - SCDP）以及初始化内存管理器方面所扮演的角色。 核心数据结构剖析： 深入讲解了操作系统赖以生存的核心数据结构，如`EPROCESS`（执行进程结构）、`ETHREAD`（执行线程结构）、`KPROCESS`和`KTHREAD`。解释了这些结构体中关键字段的含义及其在系统运行中的作用，例如，如何通过它们实现线程优先级提升和上下文切换。 硬件抽象层（HAL）： 阐述了HAL的设计目的——隔离操作系统与特定硬件平台之间的差异。讨论了HAL如何处理中断控制器、定时器和多处理器同步等底层硬件交互，并探讨了单核与多核（SMP）系统在HAL层面的差异实现。 第二部分：内存管理与虚拟化 内存管理是操作系统的心脏。本部分系统地讲解了Windows如何实现复杂的虚拟内存系统，以确保每个进程都能获得独立、受保护的地址空间。 页表结构与地址转换： 详尽解析了Windows的四级页表结构（PML4、PDP、PD、PT），并介绍了Translation Lookaside Buffer (TLB) 在加速地址转换中的作用。重点讲解了内核态如何利用CR3寄存器和特定算法进行虚拟地址到物理地址的实时映射。 物理内存管理： 探讨了内存管理器（MM）如何组织和分配物理内存。详细分析了`PFN`（Page Frame Number）数据库的作用，以及空闲内存列表（Free List）的管理机制。 工作集与缺页异常处理： 深入剖析了进程的工作集（Working Set）概念，以及当进程访问的页面不在物理内存中时，缺页异常（Page Fault）的完整处理流程。包括异常分派、查找磁盘映像、分配物理页、I/O操作直至页面加载完成的整个闭环。 内存分配器（Pool）： 区分了内核态的Paged Pool和Non-Paged Pool，并详细讲解了底层的小块内存分配器（如Lookaside List和低延迟分配器）的结构和实现，这是理解驱动程序内存分配行为的关键。 第三部分：进程与线程调度机制 本部分聚焦于系统如何公平、高效地在多个并发执行流之间分配CPU时间片，以及如何实现快速且安全的上下文切换。 进程与线程对象： 深入讲解了内核中进程和线程对象的生命周期管理。分析了线程的各种状态（Ready, Running, Waiting, Terminated）及其状态转换的条件。 调度器内部机制： 详述了Windows NT的优先级继承和优先级提升机制，以及如何应对优先级反转问题。重点解析了实时（Real-time）调度类、前景/背景（Foreground/Background）进程的调度偏置策略。 时间片轮转与中断处理： 分析了系统计时器（System Tick）对调度的影响，以及内核如何处理时钟中断，触发调度决策。讨论了Thread Quantum（时间片）的动态调整策略。 上下文切换的艺术： 提供了上下文切换发生时的汇编级视角（基于x86/x64架构），讲解了寄存器堆栈的保存与恢复过程，以及内核栈与用户栈的切换点。 第四部分：I/O子系统与驱动程序模型 本部分是驱动开发人员的重中之重，详细阐述了Windows I/O请求（IRP）的生命周期和I/O管理器的工作流程。 I/O请求包（IRP）： 深入分析了IRP的结构，它是内核中所有I/O操作的载体。讲解了IRP的主要字段，如Major Function Codes和Stack Locations。 驱动程序分层与派遣例程： 详细解释了设备栈（Device Stack）的概念，以及I/O管理器如何通过调用驱动程序的`Major Function Dispatch Routines`（如`MajorFunction[IRP_MJ_READ]`）来处理请求。 即插即用（PnP）与电源管理： 探讨了PnP管理器如何识别、枚举和配置设备，以及驱动程序如何响应设备插入/移除（如`IRP_MN_QUERY_DEVICE_RELATIONS`）和电源状态变更请求。 缓冲机制与数据传输： 比较了I/O数据传输的四种主要方式：不缓存I/O（Neither）、直接I/O（Direct I/O，DMA）、缓冲I/O（Buffered I/O）以及特性I/O，并分析了各自在性能和安全性上的优劣。 第五部分：对象管理器与安全模型 Windows内核采用统一的对象管理机制，所有内核资源（进程、文件、事件等）都被抽象为对象。本部分揭示了这一机制的内在逻辑。 对象管理器（Ob）： 讲解了`OBJECT_HEADER`结构和对象引用计数机制。分析了如何通过句柄表（Handle Table）将内核对象句柄暴露给用户态程序。 安全引用监视器（SRM）： 详细解读了Windows的访问令牌（Access Token）、安全描述符（Security Descriptor）以及安全标识符（SID）。分析了内核在打开内核对象时，安全检查（Access Check）的完整流程，包括权限的有效性和强制访问控制（MAC）的基础概念。 符号链接与句柄操作： 讨论了内核如何解析符号链接，以及用户态应用程序通过`NtOpenObjectByName`等底层API如何与对象管理器交互。 第六部分：内核调试与故障排除 本书提供了实用的内核调试技术，帮助读者在系统崩溃或异常时快速定位问题。 WinDbg与KD环境搭建： 详细介绍了使用虚拟机或另一台物理机配置串行/网络KD连接的方法。 关键调试命令详解： 重点讲解了`!process`, `!thread`, `!irp`, `!pte`, `dt`等核心调试命令，并示范如何利用它们跟踪IRP流向和分析死锁场景下的线程状态。 蓝屏（BSOD）分析： 教授如何分析内存转储文件（Dump File），识别导致系统崩溃的Bug Check Code，并定位引发错误的驱动模块或函数调用栈。 本书内容深度、广度兼备，是系统底层开发人员进阶的必备参考书。通过阅读本书，读者将能够跨越API的藩篱，真正掌握Windows操作系统的运行脉络。

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我最近入手了一本名为《PowerBuilder+SQL Server数据库应用系统开发与实例》的书，原本是抱着学习PowerBuilder与SQL Server结合开发的愿望来的，结果翻开之后，发现这本书的内容简直让我大跌眼镜。它居然花了大量的篇幅在讲解最最基础的计算机硬件组成原理，什么CPU、内存、硬盘的工作方式，甚至还深入到了晶体管的原理，我承认了解这些基础知识是好的，但这本书的侧重点完全跑偏了，我想要的是如何用PowerBuilder构建业务逻辑，如何设计高效的SQL Server数据库，如何实现各种复杂的报表和用户界面，这些我期待的核心内容，却被寥寥数语带过，仿佛只是书中匆匆一瞥的点缀。更让我感到不解的是，书中还用了不少篇幅介绍了一些过时的操作系统知识，比如DOS命令的使用，虽然这些知识在某些特定场景下可能还有用，但对于开发现代的、面向Windows平台的PowerBuilder应用来说，这简直是风马牛不相及。这本书给我的感觉就像是在一本关于汽车维修的书里，突然插入了大量关于如何种植农作物的内容，让人摸不着头脑，完全无法满足我作为一名希望提升技能的开发者的实际需求。

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这本书的结构简直让人费解，我本以为它会按照“PowerBuilder基础 -> SQL Server基础 -> 两者结合开发 -> 实例演示”这样的逻辑展开，结果它却在开篇就用了一个章节来深入剖析“互联网+”的概念，以及各种云服务模型的优劣，这对于一本以PowerBuilder和SQL Server为核心的书来说，实在是太宽泛，也太跳跃了。之后，它又花了不小的篇幅去讲解数据挖掘和机器学习的理论，虽然这些领域确实是当前的热点，并且在某些高级应用中会与数据库结合，但这本书的定位明明是“数据库应用系统开发”，而不是“数据科学与人工智能”。我想要学习的是如何构建一个稳定、高效、易用的业务系统，而不是如何训练一个复杂的模型。更让我感到失望的是，书中在介绍PowerBuilder的GUI设计时，居然没有深入讲解各种控件的属性和事件，更没有提供任何关于UI/UX设计的最佳实践，取而代之的是一堆关于如何设置打印机驱动程序的详细步骤，这对于一个想要快速上手开发应用程序的人来说，完全是鸡肋。

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这本书在SQL Server部分的内容也着实让我感到困惑。我本以为会看到关于SQL语句优化、索引设计、存储过程编写、触发器应用等实操性很强的内容，结果却在书中发现大篇幅地讨论了数据库安全策略，比如如何进行用户权限管理、数据加密的理论，甚至还详细介绍了不同版本的SQL Server在安全方面的演进。虽然安全是数据库开发中非常重要的一环，但这本书的侧重点似乎过于偏向理论和宏观层面，而对于我们开发者最关心的实际编码技巧和性能调优却语焉不详。在介绍SQL Server的ETL（Extract, Transform, Load）过程时，书中也仅仅是泛泛而谈，没有给出任何关于SSIS（SQL Server Integration Services）的具体操作示例，也没有讲解如何设计高效的数据仓库。我期待的是能够学到如何处理大量数据，如何进行数据迁移，如何实现复杂的数据清洗，而不是在书本上阅读大量关于网络安全协议的介绍，这对我实际开发中的帮助微乎其微。

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总的来说，这本书给我的感觉是内容杂乱，重点不明。它似乎想涵盖很多跟PowerBuilder和SQL Server开发相关的知识点，但又没有一个深入的讲解，导致很多内容都停留在表面。比如，书中花了大量篇幅去介绍项目管理的方法论，比如敏捷开发、瀑布模型等等，这些对于一个独立的开发者或者一个小团队来说，可能有所启发，但对于我们这些想快速掌握技术技能的人来说，这些理论性的东西显得有些空洞。同样，书中在讲解PowerBuilder的报表设计时，居然没有详细介绍Crystal Reports或者SQL Server Reporting Services（SSRS）的使用，而是仅仅提到了PowerBuilder自带的报表工具，而且关于这个工具的介绍也非常基础，根本无法满足设计复杂报表的需求。我原本希望这本书能成为我学习PowerBuilder+SQL Server开发的“一本通”，结果却发现它更像是一个知识的“大杂烩”，里面掺杂了太多与核心技术无关的内容，让人难以从中找到真正有用的信息。

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当我满怀期待地翻到书中关于“实例开发”的部分时，我以为终于可以学到一些具体的项目开发流程和代码了，然而，这本书所谓的“实例”却非常令人失望。它展示的竟然是开发一个简单的“图书管理系统”，但整个过程的讲解非常简略，很多关键步骤都被省略了，比如数据库表的设计思路、PowerBuilder的窗口逻辑如何与数据库交互、错误处理机制的实现等等。书中给出的代码示例也过于简单，缺乏实际项目中的复杂性和实用性，很多地方甚至可以直接用现成的函数来完成，却被作者用一堆冗长的if-else语句代替，完全没有体现出PowerBuilder的优势。更让我无法接受的是，书中居然还用了一个章节来讲解如何使用PowerBuilder连接到各种非主流的、甚至是已经淘汰的数据库系统，比如一些老式的ISAM数据库，这对于当前主流的SQL Server开发来说，简直是毫无意义的。这本书的实例开发部分，与其说是“实例”，不如说是“概念演示”，远远达不到学以致用的程度。

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