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出版者:FreeBSD Mall

作者:Lee, Chern 编

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:2004-03-01

价格:USD 39.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781571763273

丛书系列:

图书标签:

• 系统管理
• FreeBSD
• 操作系统
• Unix
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• 计算机科学

《操作系统深度解析：从内核到应用的全景图谱》 图书简介 在数字世界的深处，操作系统构成了支撑所有计算活动的基石。本书旨在为那些渴望超越表层操作，深入理解现代操作系统核心机制的读者提供一份全面而详尽的蓝图。我们不关注特定厂商的闭源实现，而是聚焦于那些在学术研究、高可靠性系统以及开源社区中占据重要地位的、具有深刻设计思想的操作系统范例。 本书将带领读者踏上一场从硬件抽象层到用户空间应用的全景式探索之旅。我们将剖析操作系统的核心设计哲学，对比不同架构下的权衡取舍，并深入研究那些决定系统性能、安全性和稳定性的关键组件。 第一部分：计算的基石——架构与抽象 本部分首先为读者构建一个坚实的理论基础。我们将从计算机体系结构的角度出发，探讨硬件如何为操作系统提供必要的指令集、内存管理单元（MMU）和中断机制。 处理器抽象与特权级： 深入解析保护模式（Protected Mode）下的运行环境，区分内核态（Supervisor Mode）与用户态（User Mode），以及这些级别如何通过硬件机制来强制隔离和资源控制。我们将详细讨论系统调用（System Call）的实现路径——从用户空间到内核空间的上下文切换过程，以及栈帧的维护和参数传递的安全性考量。 内存的幻象： 内存管理是操作系统的核心挑战之一。我们将详细阐述虚拟内存（Virtual Memory）的概念，这是现代操作系统能够高效利用物理内存的关键。这包括页表（Page Tables）的层次结构、TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理及其对性能的影响。我们还将探讨内存的分配策略，如伙伴系统（Buddy System）和 slab 分配器，并分析它们在处理不同大小内存请求时的效率差异。内存保护机制，如数据执行保护（DEP）和地址空间布局随机化（ASLR），如何从根本上增强系统的抗攻击能力，也将被详尽剖析。 中断与异常处理： 硬件设备与操作系统的交互是动态性的核心。我们将深入研究中断描述符表（IDT）或等效结构，以及中断向量的分配。异常处理流程，包括同步异常（如除零错误）和异步中断（如定时器中断），如何保证系统在面对意外事件时仍能保持一致性和恢复能力。 第二部分：进程与并发——时间与任务的管理 并发是现代操作系统的生命线。本部分专注于进程（Process）和线程（Thread）的生命周期管理，以及调度器如何公平且高效地分配有限的CPU时间。 进程的生命周期与上下文切换： 进程控制块（PCB）的结构和作用是理解进程管理的起点。我们将详细解析进程的创建（fork/clone）、执行和终止过程，重点分析上下文切换（Context Switch）的开销，包括寄存器保存、页表切换和缓存污染效应。 调度的艺术： 调度算法是操作系统性能的晴雨表。本书将对比分析不同调度策略的优劣，包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、时间片轮转（Round Robin），以及更复杂的优先级调度和实时调度算法（如EDF, RM）。我们将探讨多核环境下的对称多处理（SMP）调度挑战，包括缓存一致性、负载均衡和伪共享（False Sharing）问题。 线程模型与同步原语： 线程为用户空间应用提供了更细粒度的并发控制。我们将区分内核级线程和用户级线程的实现模型。重点深入解析实现同步的基石：互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、条件变量（Condition Variable）和屏障（Barrier）。如何正确地使用这些原语来避免死锁、活锁和竞态条件，是本部分实践教学的核心。 第三部分：资源的组织——文件系统与 I/O 数据持久化和高效的输入/输出是系统可用性的关键。本部分将深入探究文件系统的内部结构和I/O子系统的设计。 文件系统的层次结构与实现： 我们将剖析不同类型文件系统的核心理念，包括日志文件系统（Journaling）如何保证数据一致性，以及写时复制（Copy-on-Write, CoW）技术在现代文件系统中的应用。磁盘管理的细节，如空闲空间管理（位图、空闲列表）、inode 结构和数据块的查找路径，将被全面揭示。 I/O 栈的优化： 现代系统I/O不再是简单的请求-响应模式。我们将分析I/O调度器（如CFQ, Deadline, Noop）如何优化磁盘访问顺序以减少寻道时间。块设备驱动程序和缓冲缓存（Buffer Cache）的作用将被详细讨论，探讨它们如何在内存中暂存数据以减少昂贵的物理I/O操作。 虚拟文件系统（VFS）： 了解VFS层如何提供统一的接口给上层应用，从而实现对不同底层文件系统（如本地磁盘、网络文件系统）的透明访问，是掌握操作系统设计灵活性的重要一步。 第四部分：安全与隔离——迈向可信赖的计算 随着系统复杂性的增加，安全性成为不可妥协的要求。本部分将探讨操作系统如何建立强大的隔离边界。 权限模型与访问控制： 详细解读基于用户/组的传统权限模型，并深入探究更精细的访问控制列表（ACLs）和基于角色的访问控制（RBAC）的实现原理。 内核的加固： 我们将研究现代操作系统为防御内核攻击所采取的措施，包括对内核数据结构的保护、模块加载的验证机制，以及如何使用硬件特性（如写保护位）来防止内核代码或数据被非法修改。 网络协议栈的集成： 操作系统如何高效地处理网络数据包，从网络接口卡（NIC）到用户空间的 Socket 接口，其间涉及的零拷贝（Zero-Copy）技术和中断合并机制，是高性能网络服务的关键。 目标读者 本书适合于计算机科学专业的高年级学生、研究生，以及系统工程师、内核开发者和希望深入理解底层工作原理的软件架构师。阅读本书需要具备扎实的C语言基础和对计算机体系结构的基本了解。本书提供的知识体系是跨越特定操作系统的，它聚焦于“为什么”以及“如何”构建一个稳定、高效的计算环境。

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说实话，当我决定深入学习 FreeBSD 的时候，我感到一丝的迷茫，因为我之前对类 Unix 系统了解不多，总觉得它门槛很高。但《The FreeBSD Handbook 3rd Edition, Vol. 1》的出现，彻底打消了我的顾虑。这本书简直就是为我这样的初学者量身定制的。它从最基础的概念讲起，用非常清晰易懂的语言，一步一步地引导我理解 FreeBSD 的世界。我尤其赞赏它在解释系统启动过程和硬件驱动方面的章节，这些内容往往是其他书籍中比较容易被忽略的，但对于理解整个系统的运作至关重要。作者们用非常详实的篇幅，将这些复杂的知识点变得触手可及。我记得在学习关于文件系统管理的那部分时，书中对 UFS 和 ZFS 的对比分析，让我对这两种文件系统有了非常清晰的认识，也帮助我做出了最适合我需求的最佳选择。这本书不仅仅是告诉你“怎么做”，更是告诉你“为什么这么做”，这种深入的讲解方式，让我能够真正理解 FreeBSD 的设计哲学，并将其应用到实际的工作中。我感觉自己就像是在与一位经验丰富的老师对话，他耐心地解答我所有的疑问，并引导我走向成功。我强烈推荐给所有想要学习 FreeBSD，或者希望在类 Unix 环境下建立更稳固基础的开发者和系统管理员。

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这本书简直是我近几年来遇到的最令人振奋的技术书籍之一，而且绝不是那种哗众取宠的“振奋”。它以一种我从未想象过的方式，将 FreeBSD 的核心概念、配置细节以及大量的实用技巧编织在一起，形成了一部既有深度又不乏易读性的百科全书。从拿到第一页开始，我就被它严谨而清晰的逻辑所吸引。它并没有试图用花哨的语言或不着边际的比喻来“讨好”读者，而是直击要害，用准确的术语和扎实的范例，一步一步地引导你理解 FreeBSD 的方方面面。尤其是在系统安装和基础配置的章节，作者对于每一个选项、每一个配置文件的作用都做了详尽的解释，让我这个之前对类 Unix 系统有些畏惧的读者，也能信心满满地着手实践。我尤其欣赏的是书中对各种服务的介绍，不仅仅是罗列命令，而是深入剖析了这些服务的工作原理，以及它们在实际应用中如何相互协作。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，让我不仅学会了如何配置，更理解了为什么这样配置。阅读过程中，我经常会停下来，反复琢磨作者的文字，试图从更深层次理解 FreeBSD 的设计哲学。有时候，甚至会因为一个精妙的实现细节而感到由衷的赞叹。这本书真的让我感觉自己不仅仅是在学习一个操作系统，更是在学习一种思维方式，一种构建稳定、高效、安全系统的哲学。我强烈推荐给任何想要深入了解 FreeBSD，或者希望在类 Unix 环境下构建更强大、更可靠系统的朋友们。它不仅仅是一本参考书，更是一位值得信赖的导师。

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对于我这样一位在技术领域摸爬滚打多年的开发者来说，能够遇到一本真正能够“触动人心”的技术书籍，是何其幸运。《The FreeBSD Handbook 3rd Edition, Vol. 1》正是这样一本让我受益匪浅的书籍。它以一种非常独特的方式，将 FreeBSD 的复杂性与易用性巧妙地结合在一起。我尤其对书中关于内核模块加载和系统启动过程的讲解印象深刻。这些内容往往是其他书籍中比较晦涩难懂的部分，但作者们却用一种非常清晰且富有逻辑的方式，将它们变得易于理解。阅读这本书，我感觉自己不仅仅是在学习一个操作系统，更是在学习一种“系统思维”，一种对整个系统运行机制的深刻洞察。它让我明白，一个强大的操作系统，其背后一定有着精巧的设计和严谨的逻辑。我强烈推荐给所有希望在 FreeBSD 领域有所建树，或者希望提升自己在系统底层理解能力的朋友。它绝对是你通往 FreeBSD 世界的必经之路。

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我一直认为，学习一个操作系统，最重要的是要理解它的“灵魂”。而《The FreeBSD Handbook 3rd Edition, Vol. 1》这本书，恰恰能够帮助你找到 FreeBSD 的灵魂。它并非那种仅仅罗列命令和配置文件的堆砌，而是以一种非常深刻的视角，剖析了 FreeBSD 的核心设计理念和哲学。我尤其喜欢书中关于系统架构、进程调度以及内存管理的章节。这些内容往往是理解一个操作系统性能和稳定性的关键，而这本书则提供了非常详尽且易于理解的解释。我记得有一次，我在尝试优化一个 Web 服务器的性能时遇到了瓶颈，翻阅了许多资料都不得其解，但当我仔细阅读了手册中关于网络协议栈和 I/O 调度的章节后，我才找到了问题的症结所在，并成功地解决了它。这本书的价值，在于它能够让你举一反三，触类旁通。它不仅仅能解决你眼下的问题，更能让你在未来遇到类似问题时，能够有更深刻的理解和更有效的应对策略。它就像是为你打开了一扇通往 FreeBSD 内部的窗户，让你能够看到它运行的奥秘。我强烈建议所有对 FreeBSD 有兴趣，或者希望在系统层面有更深造诣的朋友，都应该认真阅读这本书。

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我一直认为，一本好的技术书籍，不仅仅是要传授知识，更要能够激发读者的探索欲。而《The FreeBSD Handbook 3rd Edition, Vol. 1》无疑做到了这一点。它像是一本打开了 FreeBSD 宝藏的钥匙，让我得以一窥这个强大操作系统的内在精髓。从安装过程中对分区方案的细致讲解，到对各个核心服务的深度剖析，这本书都展现出了作者对 FreeBSD 极深的功力。我尤其对书中关于Ports 系统和包管理的部分印象深刻。它不仅详细介绍了如何使用这些工具，更解释了它们背后的设计理念，让我能够更灵活地根据自己的需求来定制系统。阅读过程中，我常常会发现书中提供的许多技巧和窍门，是那些零散的在线文档或论坛帖子所无法比拟的。它们往往能直接解决我在实际工作中遇到的痛点，或者提供一种更优雅、更高效的解决方案。这本书的文字风格也非常独特，既有技术书籍应有的严谨，又不失一种平易近人的感觉。它不会让你觉得枯燥乏味，反而会让你在不知不觉中沉浸其中，乐此不疲。我相信，任何一个认真阅读了这本书的 FreeBSD 用户，都会在短时间内获得巨大的提升。它不仅仅是一本书，更是一个强大的学习伙伴。

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坦白说，我购买《The FreeBSD Handbook 3rd Edition, Vol. 1》的初衷，更多的是抱着一种“姑且一试”的心态，毕竟市面上关于 FreeBSD 的书籍并不算多，而且很多都显得有些陈旧。然而，当我翻开第一页，我就被它深深地吸引住了。这本书的作者们显然对 FreeBSD 有着深刻的理解，并将这份理解以一种令人惊叹的方式呈现出来。它并非那种“灌输式”的讲解，而是以一种“引导式”的方式，让你在阅读的过程中，不知不觉地掌握了大量宝贵的知识。我尤其喜欢书中对系统启动过程的详细描述，以及对内核模块管理和进程调度的深入剖析。这些内容在很多其他书籍中都很难找到如此详尽和清晰的解释。读这本书，我感觉自己不仅仅是在学习一个操作系统，更是在学习一种严谨的工程思维，一种对细节的极致追求。每一个章节都精心设计，逻辑严密，环环相扣。我记得有一次，我在配置一个复杂的网络服务时遇到了难题，翻阅了许多其他的资料都没有找到满意的答案，但当我翻到手册中关于网络协议栈的那部分时，一切都豁然开朗了。这本书的价值，在于它能够帮助你解决实际问题，更在于它能够提升你对整个系统架构的理解。我强烈建议所有从事系统管理、网络工程，或者对开源操作系统有浓厚兴趣的朋友，都应该拥有一本。

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这本《FreeBSD Handbook 3rd Edition, Vol. 1》给我的感觉就像是打开了一扇通往 FreeBSD 内核世界的大门，而这本书则像是一位经验丰富的向导，用耐心和清晰的语言，带领我在这个复杂而迷人的世界里探索。我一直对 FreeBSD 这个系统充满了好奇，但苦于资料的零散和深奥，迟迟未能深入。而这本手册的出现，恰恰填补了我的这一空白。它从最基础的安装过程开始，细致入微地讲解了每一个步骤，让我这个新手也能轻松上手。更重要的是，它并没有止步于“如何做”，而是深入到“为什么这么做”，解释了每个命令、每个配置文件背后的逻辑和原理，这让我对 FreeBSD 的理解不仅仅停留在表面，而是能够触及到它的灵魂。书中的许多章节，例如关于网络配置、系统服务管理以及用户权限控制的部分，都给我留下了深刻的印象。作者通过大量的实例，将抽象的概念具象化，让我能够更直观地理解 FreeBSD 的强大之处。我尤其喜欢书中对安全方面的讲解，从防火墙的配置到日志的分析，都给予了非常实用的指导。阅读过程中，我感觉自己仿佛置身于一个真实的 FreeBSD 环境中，亲手操作着每一个配置，体验着每一个功能。这本书的价值，远不止于它的知识含量，更在于它所传递的那种严谨、务实、精益求精的工匠精神。它让我对 FreeBSD 产生了更深的敬意，也让我对未来在 FreeBSD 平台上进行更深入的学习和实践充满了期待。

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当我第一次接触到《The FreeBSD Handbook 3rd Edition, Vol. 1》时，我并没有抱有太大的期望，毕竟技术书籍的更新换代速度非常快，而且很多内容都显得有些陈旧。然而，这本书彻底颠覆了我的看法。它不仅仅是一本介绍 FreeBSD 的书籍，更像是一部关于构建稳定、安全、高效系统的艺术品。作者们对 FreeBSD 的理解之深，简直令人惊叹。他们用非常精炼但又不失生动的语言，将 FreeBSD 的方方面面展现在读者面前。我尤其对书中关于防火墙配置和系统安全审计的部分印象深刻。这些内容不仅提供了非常实用的指导，更重要的是，它帮助我建立了一种“安全第一”的思维模式，让我在以后的系统配置中，始终将安全放在首位。阅读这本书，我感觉自己不仅仅是在学习一个操作系统，更是在学习一种严谨的工程方法论，一种对细节的极致追求。它让我明白，一个优秀的操作系统，不仅仅是功能的堆砌，更是对每一个细节的精雕细琢。我强烈推荐给所有希望在 FreeBSD 领域有所建树，或者希望提升自己在系统安全和性能优化方面能力的朋友。

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我一直觉得，对于任何一个想要深入了解一个操作系统的用户来说，一本好的参考手册是必不可少的。《The FreeBSD Handbook 3rd Edition, Vol. 1》正是这样一本无可替代的典籍。它以一种非常系统和全面的方式，将 FreeBSD 的知识体系呈现给读者。我尤其欣赏书中对系统服务的管理和配置的详细讲解。从 Web 服务器到数据库，从邮件服务到 DNS 服务，书中都提供了非常详尽的配置指南和优化建议。它不仅告诉你“如何做”，更告诉你“为什么这么做”，让你能够真正理解这些服务的工作原理，并能够根据自己的实际需求进行灵活的调整。我记得有一次，我在配置一个邮件服务器时遇到了一个非常棘手的难题，查阅了许多在线文档都无法解决，但当我翻阅了手册中关于 SMTP 协议和邮件队列管理的章节后，我才找到了问题的根源，并成功地解决了它。这本书的价值，在于它能够帮助你解决实际问题，更在于它能够提升你对整个系统架构的理解。它就像是一本武林秘籍，让你能够洞悉 FreeBSD 的内在运行机制，并能够运用这些知识创造出更强大的系统。

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从我拿到《The FreeBSD Handbook 3rd Edition, Vol. 1》的那一刻起，我就知道我找到了我一直在寻找的东西。这不仅仅是一本技术手册，更像是一份详尽的路线图，指引着我如何在这个功能强大且高度可定制的操作系统中航行。我之前尝试过一些其他的技术书籍，但很多都过于理论化，或者过于碎片化，难以形成完整的知识体系。而这本手册，则以一种非常系统和全面的方式，将 FreeBSD 的方方面面呈现在我面前。从最基础的安装和用户管理，到更高级的网络服务配置和性能调优，书中都进行了深入浅出的讲解。我尤其欣赏作者在解释复杂概念时的耐心和清晰度。他们没有使用那些晦涩难懂的专业术语，而是用一种非常易于理解的方式，将每一个细节都解释得明明白白。我记得在学习关于 ZFS 文件系统的那部分时，我之前对 ZFS 一直停留在“听说过”的层面，但读完手册的讲解后，我才真正理解了它的强大之处，以及它在数据完整性和性能方面所带来的巨大优势。这本书就像一个忠诚的朋友，在我遇到困难的时候，总能及时地提供帮助和指导。我强烈推荐给所有对 FreeBSD 感兴趣，或者需要在工作中深入使用 FreeBSD 的人士。它绝对是你通往 FreeBSD 世界的必备指南。

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