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出版者:Wrox

作者:Wolfgang Mauerer

出品人:

页数:1368

译者:

出版时间:2008-10-13

价格:USD 59.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780470343432

丛书系列:

图书标签:

• kernel
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《系统之心：现代操作系统内核深度解析》 导言：驾驭计算的底层脉络 在数字世界的宏大图景中，操作系统内核是那颗跳动的心脏，是连接硬件资源与上层应用的无形桥梁。它不仅管理着CPU的调度、内存的分配，更决定了整个系统的性能、稳定性和安全性。对于任何渴望深入理解现代计算机制的工程师、架构师或高级开发人员而言，仅仅停留在应用层和框架层是远远不够的。你需要知晓那股驱动一切的底层力量——内核本身是如何运作的。 本书《系统之心：现代操作系统内核深度解析》正是为了满足这种对底层知识的渴求而创作的。它并非对任何特定商业化或开源内核的详尽代码注解，而是一部聚焦于通用、核心、跨平台的内核设计哲学、关键数据结构和复杂算法的深度技术指南。我们将剥离特定发行版或版本号的限制，深入探讨那些定义了“现代内核”这一概念的通用原理。 第一部分：内核的基石与启动序列 本篇将为读者构建起理解内核的理论基础和初始环境。我们将从系统引导的初始火花开始，追踪指令流如何从固件（BIOS/UEFI）传递到引导加载程序（Bootloader），并最终将控制权移交给内核的入口点。 1.1 引导与初始化流程的架构视野： 我们将详尽分析引导过程中的关键步骤，包括内存映射的建立、保护模式的切换（在x86架构中）以及初步的硬件抽象层（HAL）的初始化。重点在于理解内核如何自我验证并为接下来的复杂工作做好环境准备。 1.2 核心数据结构透视： 内核的“大脑”由一系列精心设计的数据结构构成。我们将深入剖析进程描述符（Process Descriptor）、任务结构体以及它们如何相互关联，形成系统运行的蓝图。理解这些结构体的布局和生命周期管理，是掌握进程间通信和上下文切换的前提。 1.3 中断与异常处理机制的建立： 硬件需要一种机制来“打断”CPU的正常执行流，请求关注。本部分将详细解析中断向量表（IVT/IDT）的配置、中断描述符（IDT Entry）的构成，以及内核如何安全地从用户态陷阱切换到内核态处理程序（ISR/Trap Handler）。同步与异步事件的处理逻辑将被清晰阐述。 第二部分：进程管理与调度艺术 进程（或线程）是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。本部分是本书的核心，它揭示了系统如何实现“并发”的幻觉，并在有限的CPU核上高效地运行数以万计的任务。 2.1 进程生命周期与上下文切换的艺术： 我们将详细解构一个进程从创建到终止的完整生命周期，包括其在不同状态（Running, Ready, Blocked, Terminated）间的流转。随后，我们将深入探究上下文切换（Context Switching）的机制——哪些寄存器状态需要保存和恢复，TLB的刷新策略，以及如何最小化切换带来的性能开销。 2.2 先进的调度算法： 现代内核不再使用简单的轮转法。我们将分析并比较主流的公平调度策略，如完全公平调度器（CFS）背后的红黑树设计、优先级继承（Priority Inheritance）在锁竞争中的应用，以及实时调度（如POSIX实时扩展）的要求和实现方式。重点在于理解调度器如何平衡系统的吞吐量与响应延迟。 2.3 线程模型与用户级/内核级线程的映射： 探讨M:N线程模型和1:1线程模型的优缺点，以及内核如何管理用户空间线程库（如Pthreads）与内核级线程之间的对应关系，确保并行任务的正确执行。 第三部分：内存的精妙管理 内存是系统最宝贵的资源。内核必须以极高的效率分配、保护和回收物理和虚拟内存。本部分旨在揭示内存子系统的复杂性。 3.1 虚拟内存的抽象层： 深入理解分页机制（Paging）。我们将剖析页表（Page Table）的层级结构（如四级页表），页目录项（PTE）的标志位含义，以及CPU的转换后援缓冲器（TLB）在加速地址翻译中的作用。 3.2 物理内存的组织与分配： 探索物理内存管理单元（如伙伴系统 Buddy System）如何有效地管理连续内存块，避免外部碎片化。我们将分析内核内部数据结构（如`struct page`）如何跟踪物理页的分配状态和使用情况。 3.3 内核内存分配器与用户空间映射： 区分内核的内部堆（Slab/SLUB/SLOB分配器）与用户进程的虚拟地址空间管理（如`malloc`调用如何转化为系统调用）。我们将详细解析缺页异常（Page Fault）的处理流程，这是动态加载代码和数据、实现交换（Swapping）的基石。 第四部分：同步、并发与互斥 在多核时代，并发是常态，而正确的同步机制是避免灾难性错误的唯一途径。 4.1 锁的层次与粒度： 本部分将系统地介绍内核中使用的各种同步原语：自旋锁（Spinlocks）、休眠锁（Mutexes）、信号量（Semaphores）。我们将深入探讨每种锁的适用场景、实现原理，特别是自旋锁在短临界区中的效率优势与在长临界区中可能导致的核饥饿问题。 4.2 内存屏障与内存一致性模型： 在现代乱序执行的处理器上，编译器和硬件可能会重新排序指令以优化性能。我们将介绍内存屏障（Memory Barriers/Fences）的作用，以及它们如何确保多处理器系统中的数据可见性和操作顺序的正确性，这是实现无锁数据结构的基础。 4.3 读写锁与R/W信号量： 分析优化读多写少场景的机制，理解读写锁如何允许多个读者同时访问共享资源，但只允许一个写者独占访问。 第五部分：I/O子系统与设备交互 操作系统最重要的职责之一是作为用户程序与外部设备的接口。本部分聚焦于I/O层的架构。 5.1 块设备与文件系统的集成： 我们将分析I/O请求如何从用户层的系统调用（如`read`/`write`）穿透到块设备驱动层。重点解析I/O调度器的作用（如Deadline、Noop），它们如何优化磁盘访问的寻道时间。 5.2 虚拟文件系统（VFS）层： 理解VFS层作为统一接口的设计模式，它如何抽象化不同具体文件系统（如Ext4, XFS, Btrfs）的差异，并统一管理文件句柄、inode和目录结构。 5.3 中断驱动I/O与DMA机制： 探讨设备如何通过中断告知CPU数据已准备好。此外，我们将详细阐述直接内存访问（DMA）的工作原理，以及它如何将CPU从繁琐的数据搬运任务中解放出来，实现高效的数据传输。 结论：内核演进的未来视角 本书的最后一部分将超越当前的实现细节，探讨内核架构面临的未来挑战，包括异构计算（GPU/FPGA）的集成、安全启动（Secure Boot）与隔离机制（如KVM/Containers）对传统内核模型的冲击，以及如何设计出更具弹性和可扩展性的下一代系统核心。 通过对这些核心概念的系统化、无偏见的深度探讨，《系统之心：现代操作系统内核深度解析》将为你提供一把钥匙，让你能够自信地探索和驾驭现代计算环境最深层的逻辑结构。

评分☆☆☆☆☆

任何一本linux内核的书籍，都不会是及时的没有缺陷的，代码是王道。 不过且留着看看吧，至少引起许多思考。（说我评论太短了，靠） 日期 时间 地点 配送记录 10年 12月 22日 07:20:04 AM 朝阳1(西坝河)010-84540970/18910039519 包裹在站 10年 12月 22日 04:13:54 AM 朝阳1(西...  

评分☆☆☆☆☆

觉得是linux内核的一大作，坊间关于《深入理解linux内核》的传说，本人用自己的拙学是这么理解的。对于可以有较好的英文阅读能力的人，可以不用看毛德操的老师的书，后者已经完全可以替代了。注意现在比较的逻辑，并没有拿这本书去调戏《深入理解》，毕竟本人认为本书阅读时间...  

评分☆☆☆☆☆

第一次看被这个大砖头吓了一跳，但我从来没有退缩。这本书已经在我书架上两年了，我的确很走运 遇到了这本书 他对于内核的关键概念还是解释的清清楚楚的，特别是内存和进程 内核活动 哪几部分 其余部分由于相对简单 所以可供参考的书还是很多 这本书关键是可以梳理平时学习的源...  

评分☆☆☆☆☆

首先，我不是托，听说网上最近托儿比较流行，但我不是。 这本书的翻译，怎么说呢，仔细琢磨一下，译者的确没有翻译错，但是阅读起来总让人感觉磕磕绊绊。 我阅读过LKD、ULK、LDD。翻译的质量上，大家都不相上下(LKD的确翻译的稍好点)。内容上，这本书最好。 以后我还是多看...  

评分☆☆☆☆☆

第一次看被这个大砖头吓了一跳，但我从来没有退缩。这本书已经在我书架上两年了，我的确很走运 遇到了这本书 他对于内核的关键概念还是解释的清清楚楚的，特别是内存和进程 内核活动 哪几部分 其余部分由于相对简单 所以可供参考的书还是很多 这本书关键是可以梳理平时学习的源...  

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就透着一股专业和严谨的气息，让我对它的内容充满了期待。作者的写作风格非常注重逻辑性和层次感，他能够将Linux内核的复杂结构分解成易于理解的部分。我尤其欣赏书中对网络协议栈的详细阐述，从IP层的路由选择到TCP层的连接管理，再到UDP层的无连接传输，书中都进行了深入的剖析。它不仅讲解了TCP三次握 '握手' 和四次挥手的过程，还深入分析了TCP的拥塞控制和流量控制机制。此外，书中对于信号量和自旋锁等同步机制的讲解，也让我对多线程编程中的并发问题有了更清晰的认识。它详细地解释了在多处理器环境下，如何正确地使用这些同步原语来避免竞态条件和死锁。这本书能够帮助开发者在系统级编程方面打下坚实的基础，从而更有效地进行开发和故障排除。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在Linux内核领域不断学习和探索的开发者，我一直在寻找一本能够帮助我深入理解其内部运作的书籍。这本书的出现，可以说是恰逢其时。作者的叙述风格非常严谨，但又不会显得枯燥乏味，他能够将复杂的内核概念用清晰易懂的语言进行阐释。我特别喜欢书中关于内存管理单元（MMU）和页表机制的讲解。它详细描述了CPU如何通过MMU将虚拟地址转换为物理地址，以及页表在这一过程中的关键作用。书中还通过图示的方式，清晰地展示了单级页表、多级页表以及TLB的结构和工作流程。此外，书中对于进程调度器的深入分析，也让我对Linux如何有效地管理和分配CPU时间有了更全面的认识。它不仅介绍了CFS调度器的核心思想，还分析了其内部实现细节，如红黑树的应用。这本书的价值在于，它能够为开发者提供一个深入的内核视角，从而更好地理解和优化系统性能。

评分☆☆☆☆☆

当我第一次接触到这本书时，就被它所呈现出的全面性和深度所吸引。作者的叙述风格非常引人入胜，他能够将那些枯燥的技术细节用生动的语言进行描述。我特别喜欢书中关于进程间通信（IPC）机制的讲解。它不仅详细介绍了管道、消息队列、共享内存和信号量等各种IPC方式的原理和用法，还提供了丰富的代码示例来帮助读者理解。例如，书中在讲解共享内存时，就详细说明了如何通过mmap函数将文件映射到内存，以及如何利用共享内存实现进程间的高效数据交换。此外，书中对于中断处理机制的讲解，也让我对Linux内核如何响应硬件事件有了更深的理解。它不仅讲解了中断的产生和处理流程，还深入分析了中断上下文和软中断的概念。这本书的价值在于，它能够帮助开发者深入理解Linux内核的工作原理，从而更自信地进行系统级开发和优化。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就散发着一种厚重感，金黄色的字体在深邃的蓝色背景下显得尤为醒目，让人一眼就能感受到这是一本内容扎实的著作。我毫不犹豫地将其收入囊中，即便它占据了我书架上相当一部分的空间。翻开它的第一页，扑面而来的是严谨的学术气息，作者的遣词造句一丝不苟，仿佛每一笔都经过了深思熟虑。作为一名在Linux世界摸爬滚打多年的开发者，我深知理解内核架构的重要性，它不仅关乎到如何更高效地利用系统资源，更关乎到如何在底层解决那些令人头疼的性能瓶颈。这本书的出现，无疑为我提供了一个全新的视角，让我得以窥探Linux这台庞大机器的内部运作机制。从进程调度到内存管理，从文件系统到网络协议栈，每一个模块都被剖析得淋漓尽致，让我仿佛置身于一个精密的齿轮转动之中，每一个部件都发挥着至关重要的作用。我迫不及待地想深入其中，去探索那些隐藏在代码之下的智慧结晶，去理解那些支撑起整个Linux帝国基石的底层逻辑。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一次精神的洗礼，它让我对Linux有了更深层次的敬畏和理解，也让我对未来的开发之路充满了信心和期待。

评分☆☆☆☆☆

在我的职业生涯中，我曾多次尝试阅读关于Linux内核的资料，但很多都因为过于晦涩难懂而半途而废。直到我遇见了这本书，才真正找到了我的“救星”。作者的语言风格非常接地气，即使是那些非常底层的、复杂的概念，也能用相对易懂的方式进行解释。书中对于锁机制和并发控制的讲解，是我最为看重的部分之一。在多线程、多进程的环境下，如何保证数据的同步和一致性是至关重要的，而这本书为我提供了清晰的指导。从自旋锁到信号量，再到互斥锁，书中对它们的适用场景和实现原理都进行了详尽的分析，并提供了丰富的实例来佐证。此外，书中对于页表和TLB（Translation Lookaside Buffer）的讲解，也让我对CPU如何访问内存有了更清晰的认识。这本书的价值在于，它能够将那些看似遥不可及的底层技术，以一种触手可及的方式呈现出来，让我能够更自信地去面对那些复杂的系统级编程挑战。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对操作系统原理充满好奇心的计算机科学爱好者，我一直渴望能有一本能够深入浅出地讲解Linux内核的书籍。这本书的出现，完美地满足了我的这一需求。作者的写作风格非常注重逻辑性和条理性，每一个概念的引入都循序渐进，确保读者能够轻松地跟上节奏。书中不仅提供了理论性的讲解，还穿插了大量的代码示例和图示，这极大地增强了书籍的可读性和实践性。我特别喜欢书中对进程调度算法的深入分析，从早期的O(1)调度器到后来的CFS（Completely Fair Scheduler），每一个算法的演进都伴随着对前一个算法局限性的改进，这种历史性的视角让我对内核的不断发展有了更深刻的认识。书中对于文件系统缓冲区的讲解也让我受益匪浅，理解其内部工作机制，对于优化文件I/O操作至关重要。这本书不仅仅教会了我“是什么”，更重要的是教会了我“为什么”，让我能够从更深层次上理解Linux的设计哲学和技术实现。这无疑是一本能将技术知识转化为深刻理解的优秀教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是我在Linux技术书籍中遇到的“一股清流”。作者在内容的组织上独具匠心，并没有按照传统的章节划分，而是从更宏观的视角出发，逐步深入到细节。我非常欣赏书中对系统调用机制的详细剖析，这让我明白了用户空间和内核空间之间是如何进行通信的，以及系统调用的性能开销是如何产生的。书中对于信号处理和异常处理的讲解也同样精彩，这些机制是保证系统稳定运行的关键。它不仅讲解了信号的产生和传递，还深入分析了信号处理函数的设计和信号量使用的注意事项。此外，书中对于网络协议栈的讲解，从TCP/IP到UDP，从套接字到路由，都进行了一览无余的介绍，这对于从事网络编程的开发者来说，是不可多得的宝贵财富。这本书的优点在于，它能够将庞杂的Linux内核知识点，通过一种更加人性化的方式呈现出来，让我能够在一个清晰的框架下进行学习和理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的厚度就足以让人望而生畏，但当我真正投入其中时，却发现它是一座知识的宝藏，越挖掘越觉得其价值非凡。作者的写作风格非常注重细节，并且善于将抽象的概念具象化。我对书中关于内核同步机制的讲解尤为推崇，这对于保证系统在并发环境下的稳定性和正确性至关重要。书中详细介绍了自旋锁、信号量、互斥锁以及读写锁等各种同步原语的用法和注意事项，并结合实际代码示例来帮助读者理解。例如，书中在讲解读写锁时，就特别强调了在多读少写场景下使用读写锁比互斥锁能够获得更好的性能。此外，书中对于虚拟文件系统（VFS）的讲解，也让我对Linux的文件操作有了全新的认识。它不仅讲解了VFS的抽象接口，还深入分析了各种具体文件系统（如Ext4、XFS）的实现。这本书能够帮助开发者构建起一个完整的Linux内核知识体系，从而更加游刃有余地进行系统开发和优化。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对于我这样一名长期在嵌入式领域耕耘的技术人员来说，无异于一次及时雨。我们常常需要针对特定的硬件平台进行深度优化，而对Linux内核的透彻理解，是实现这一目标的关键。这本书的架构设计非常清晰，它并没有将内核的各个组件割裂开来，而是将它们有机地联系在一起，形成一个完整的生态系统。我尤其欣赏书中对于各个子系统之间交互的详细阐述，这使得我对整个内核的理解更加立体和全面。例如，书中对中断处理机制的讲解，不仅涵盖了硬件中断的产生和响应，还深入分析了中断上下文的处理以及软中断的引入，这对于理解系统响应的实时性和效率至关重要。此外，书中对于内存管理单元（MMU）的工作原理和虚拟内存的实现方式也进行了细致的描述，这对于我们调试和优化内存相关的程序有着极大的帮助。我常常会将其中的一些章节反复阅读，每一次都能从中获得新的感悟和启发，仿佛在解开一道道复杂的数学难题。这本书的价值，在于它能够帮助我们跨越表面的应用层，直达Linux的核心，从而解决那些最根本的系统问题。

评分☆☆☆☆☆

当我翻阅这本书时，我立刻被它所呈现出的深度和广度所震撼。作者对于Linux内核的理解，可以说已经到了“了如指掌”的境界。书中对于进程间通信（IPC）机制的介绍，是让我印象最深刻的部分之一。从管道、消息队列到共享内存和信号量，书中对每一种IPC方式的优缺点、适用场景以及实现细节都进行了详尽的阐述。我尤其欣赏书中对于共享内存机制的讲解，它详细介绍了如何通过mmap函数将文件映射到内存，以及如何利用共享内存实现进程间的高效数据交换。此外，书中对于设备驱动模型的讲解，也让我对硬件与软件之间的交互有了更深的理解。它不仅讲解了字符设备、块设备和网络设备驱动的编写，还深入分析了Linux内核中的即插即用（Plug and Play）机制。这本书的价值在于，它能够为开发者提供一个全面而深入的内核视角，从而解决那些在实际开发中遇到的各种系统级难题。

评分☆☆☆☆☆

一定要先自己思考一下要学的内容, 之后再读, 否则很容易陷入书本中.

评分☆☆☆☆☆

一定要先自己思考一下要学的内容, 之后再读, 否则很容易陷入书本中.

评分☆☆☆☆☆

比ULK讲的更加详细，内容也新点

评分☆☆☆☆☆

比ULK讲的更加详细，内容也新点

评分☆☆☆☆☆

个人感觉比《深入理解Linux内核》内容详细。