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出版者:

作者:Brunetti, Roberto

出品人:

页数:344

译者:

出版时间:2011-5

价格:$ 39.54

装帧:

isbn号码:9780735649729

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《深入理解现代操作系统：从底层原理到前沿实践》 书籍简介 在当今信息技术飞速发展的时代，操作系统作为连接硬件与软件的桥梁，其重要性不言而喻。然而，许多市面上的书籍往往停留在对特定操作系统（如Linux或Windows的某个特定版本）的表面操作指南，或是过于侧重于宏观的应用层面，而鲜有书籍能够系统、深入地剖析现代操作系统的核心原理、设计哲学以及在多核、分布式、虚拟化等前沿环境下所面临的挑战与解决方案。 《深入理解现代操作系统：从底层原理到前沿实践》正是为了填补这一空白而创作的。本书摒弃了仅仅罗列命令或界面的做法，而是选择了一条探寻“为什么”和“如何实现”的路径，旨在为系统架构师、内核开发者、资深程序员以及计算机科学专业学生提供一套全面、严谨且富有洞察力的理论与实践指南。 本书内容组织严密，逻辑清晰，共分为五大部分，层层递进，构建起一个完整的现代操作系统知识体系。 --- 第一部分：操作系统的基石与演进 本部分着重于奠定坚实的理论基础，回顾操作系统的发展历程，并深入探讨其设计哲学的演变。 第一章：操作系统的本质与角色 本章首先界定了操作系统的核心职能——资源管理、抽象层构建和提供安全环境。我们将探讨操作系统的不同视图（作为资源管理器、作为虚拟机监视器等），并对比批处理、分时、实时系统等不同时代背景下的系统需求差异。重点分析现代多功能操作系统如何平衡效率与公平性。 第二章：硬件基础与系统调用接口 深入探究操作系统赖以生存的硬件基础。内容涵盖CPU的架构（如指令集、特权级别）、内存管理单元（MMU）的工作机制，以及中断与异常处理流程。详细阐述系统调用（System Call）是如何作为用户空间与内核空间进行安全交互的唯一途径，并分析不同架构下的系统调用机制的实现细节。 第三章：进程与线程的生命周期管理 进程是操作系统最基本的执行单元。本章细致剖析进程的创建、销毁过程，以及进程控制块（PCB）的内部结构。随后，我们将深入比较进程与线程的异同，聚焦于用户级线程与内核级线程的调度模型（如M:N模型），以及上下文切换（Context Switching）的性能开销与优化策略。 --- 第二部分：内存管理的精妙艺术 内存是系统中最宝贵且最易出错的资源。本部分将揭示现代操作系统如何高效、安全地管理虚拟内存。 第四章：分段与分页机制 本章详细讲解了虚拟地址到物理地址的转换过程，重点解析了分段机制的历史意义及其局限性，并详述分页机制的工作原理，包括页表结构（单级、多级页表）的设计考量。 第五章：内存分配算法与置换策略 探讨内核态堆内存分配器（如Buddy System, Slab Allocator）的实现细节及其性能权衡。在虚拟内存环境中，页面置换算法（如FIFO, LRU, OPT, Clock算法）的理论基础及其在实际系统中的变种实现是本章的重点。此外，还将分析工作集模型和缺页中断的处理流程。 第六章：内存保护、共享与映射 讲解操作系统如何通过页表的权限位实现内存保护，防止用户进程非法访问内核空间或其他进程内存。深入分析共享内存（Shared Memory）的机制，以及文件系统的内存映射（mmap）如何实现高效的文件I/O。 --- 第三部分：并发控制与资源调度 处理并发是现代操作系统的核心挑战之一。本部分聚焦于如何协调多个并发执行流，确保系统资源调度的公平性与效率。 第七章：同步与互斥机制 详细阐述经典的并发问题（如生产者-消费者、哲人进餐者）。系统讲解了实现同步和互斥的底层原语：锁（Spinlocks, Mutexes）、信号量（Semaphores）的精确使用场景与陷阱。同时，本书也将介绍更高级的同步工具，如屏障（Barriers）和条件变量（Condition Variables）。 第八章：死锁的识别、预防与避免 深入探讨死锁的四个必要条件，并详细解析银行家算法在运行时避免死锁的数学模型和实际局限性。同时，也将讨论系统如何实现死锁的检测与恢复机制。 第九章：CPU调度算法的深度剖析 超越简单的先来先服务（FCFS）。本章详述了分时系统中的时间片轮转、优先级调度、多级反馈队列（MLFQ）的设计原理。特别关注了在多核系统中的负载均衡（Load Balancing）策略和无锁（Lock-Free）数据结构的调度影响。 --- 第四部分：I/O管理与文件系统设计 数据持久化和高效的输入/输出是衡量系统性能的关键指标。 第十章：I/O硬件接口与驱动模型 介绍I/O设备的分类（块设备、字符设备、网络设备）及其通信方式（中断驱动、轮询、DMA）。深入讲解操作系统的I/O子系统架构，特别是现代Linux和类Unix系统中的I/O驱动框架（如字符设备驱动模型）。 第十一章：块设备管理与缓冲 分析块设备的寻址机制和调度算法（如Elevator Algorithm）。重点解析操作系统如何通过缓冲区高速缓存（Buffer Cache）和页缓存（Page Cache）来减少物理I/O的次数，以及脏页的写回策略。 第十二章：文件系统的结构与实现 从逻辑结构（i-node, 目录结构）到物理布局（数据块分配）。本章详细对比了日志文件系统（如Ext4, NTFS）如何通过写前日志（Journaling）来保证文件系统的一致性，以及如何处理崩溃恢复。同时，也会探讨虚拟文件系统（VFS）层抽象的重要性。 --- 第五部分：现代操作系统的挑战与前沿 本部分将视角从单机系统扩展到分布式和虚拟化环境，探讨当代操作系统面临的复杂性。 第十三章：虚拟化与Hypervisor技术 详细解析全虚拟化、半虚拟化和硬件辅助虚拟化的技术原理。深入探讨Type-1和Type-2管理程序的架构差异，以及它们在内存管理（影子页表）和I/O拦截方面的挑战与解决方案。 第十四章：分布式系统中的一致性与容错 探讨在网络延迟和节点故障下，如何维护分布式文件系统（DFS）或分布式数据库的一致性。重点介绍Paxos和Raft等共识算法的底层机制及其在操作系统服务中的应用。 第十五章：安全操作系统设计 从操作系统的安全模型出发，讨论内核加固技术，如地址空间布局随机化（ASLR）、数据执行保护（DEP/NX）。分析隔离技术，如容器化（Namespaces, Cgroups）与微内核设计理念，以及它们对系统安全边界的重塑。 --- 本书特色： 1. 原理驱动，实践为辅： 每章均包含对经典算法的深入数学推导，并辅以伪代码和真实系统（基于FreeBSD、Linux内核设计思想）的关键结构分析，确保读者不仅知其然，更能知其所以然。 2. 跨平台视角： 避免将讨论局限于单一操作系统，而是聚焦于那些超越具体实现的通用设计模式和不变的原理。 3. 深度与广度兼备： 覆盖了从汇编级别的中断处理到分布式系统的一致性协议等广阔范围，确保读者能构建一个全面的操作系统认知图谱。 本书适合希望彻底掌握计算机系统核心的工程师和学者。阅读完毕后，读者将能自信地分析系统性能瓶颈、设计健壮的并发程序，并理解下一代计算平台所需操作系统的基础构造。

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自从我开始涉足云原生应用开发，对Azure的需求就日益增长。我之前主要使用AWS，但由于公司战略调整，需要将业务迁移到Azure生态系统。我面临的最大挑战是如何快速而高效地学习Azure的各种服务，并将其与我现有的开发流程相结合。许多其他关于Azure的书籍要么过于理论化，要么只涵盖了少数几个服务，这让我很难构建一个全面的认识。而《Windows Azure Step by Step》这个名字，让我觉得它会提供一个非常务实的学习方法。我特别关注它是否能涵盖Kubernetes（AKS）的部署和管理，以及Azure DevOps在CI/CD流程中的应用。如果这本书能详细讲解如何使用Azure Functions实现无服务器计算，如何利用Azure Service Bus进行消息队列通信，以及如何通过Azure API Management来管理和保护API，那我将感到非常满意。此外，我对Azure的监控和日志分析工具也充满了好奇，了解如何有效地监控应用程序的性能和健康状况，并快速诊断和解决问题，是至关重要的。这本书能否在我探索Azure的广阔天地时，成为我的可靠向导，让我少走弯路，这是我最期待的。

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我是一名安全工程师，我一直关注企业级云安全解决方案的最新发展。《Windows Azure Step by Step》这个标题让我相信它会提供一个系统性的安全学习路径。我期望书中能深入探讨Azure的安全机制，例如Azure Security Center如何提供统一的安全管理和威胁防护，Azure Firewall和Network Security Groups（NSGs）如何保护网络流量，以及Azure Active Directory（Azure AD）如何实现身份验证和授权。对Azure Key Vault的管理，如何安全地存储和管理密钥、证书和密码，以及如何利用Azure Policy来强制执行安全合规性，是我非常感兴趣的部分。我还需要了解Azure的日志记录和监控能力，如何利用Azure Monitor和Log Analytics来检测和响应安全事件。此外，关于Azure的安全最佳实践，例如如何进行安全加固，如何实施零信任模型，以及如何应对常见的安全威胁，都是我期望从这本书中获得的知识。我希望通过这本书，能够全面提升我对Azure云环境的安全防护能力。

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作为一名IT架构师，我经常需要评估和选择最适合我们业务需求的云平台。微软Azure在混合云和企业级解决方案方面有着独特的优势，我需要一本能够帮助我深入理解Azure能力的书籍。《Windows Azure Step by Step》这个标题暗示着它将提供一个结构化的学习框架，这正是我所需要的。我希望这本书能够详细介绍Azure的计算、存储、数据库、网络、安全、开发、物联网、人工智能和机器学习等核心服务，并能深入探讨它们的架构设计和应用场景。特别地，我希望了解Azure如何支持企业级的高可用性、灾难恢复和业务连续性策略。对Azure Resource Manager (ARM) 模板的详细讲解，以及如何通过Infrastructure as Code (IaC) 来自动化部署和管理资源，对我也非常有价值。此外，关于Azure的身份和访问管理（IAM）解决方案，如Azure Active Directory（Azure AD）的深入解析，以及如何实现细粒度的权限控制，也是我关注的重点。我希望这本书不仅能教我如何使用Azure的服务，更能让我理解其背后的设计理念和最佳实践，从而能够为我的组织设计出健壮、安全、经济高效的云解决方案。

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我在一家小型创业公司工作，我们正在快速迭代和部署我们的SaaS产品。对于我们来说，成本效益和快速响应市场变化是至关重要的。《Windows Azure Step by Step》的标题让我觉得它会提供一套切实可行的方法论，帮助我们高效地利用Azure。《Windows Azure Step by Step》这个名字让我相信它会提供一套非常务实的指南，帮助我们快速上手并有效地利用Azure的资源。我非常希望书中能涵盖如何利用Azure App Service来托管我们的Web应用程序，如何使用Azure Kubernetes Service (AKS) 来部署和管理微服务，以及如何利用Azure Functions来实现事件驱动的无服务器架构。对于创业公司而言，成本控制是关键，所以我希望书中能提供关于成本优化的建议，例如如何选择合适的虚拟机大小，如何利用预留实例，以及如何监控和管理云开销。此外，关于Azure DevOps在持续集成和持续交付（CI/CD）方面的应用，例如如何设置流水线，自动化测试和部署，对我们来说也是非常有吸引力的。我希望能通过这本书，为我们的产品构建一个可扩展、高可用且成本效益良好的云基础设施。

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我是一名数据分析师，我发现越来越多的数据存储在云端，并且我需要利用云平台的强大计算和存储能力来处理和分析这些数据。《Windows Azure Step by Step》这个标题让我觉得它会是一个非常实用的工具。我特别关注书中关于Azure数据服务的内容，比如Azure Synapse Analytics如何整合数据仓库和大数据分析，Azure Data Factory如何进行数据集成和ETL流程的构建，以及Azure Databricks如何支持大规模数据处理和机器学习。如果这本书能详细介绍如何利用Azure Machine Learning来构建、训练和部署机器学习模型，那将极大地扩展我的数据分析能力。我还需要了解如何使用Power BI与Azure数据服务进行集成，以便将分析结果可视化。此外，关于Azure存储的选择和优化，例如何时使用Azure Data Lake Storage，以及如何确保数据安全和合规性，也是我非常感兴趣的部分。我期待这本书能成为我学习和应用Azure数据服务的得力助手，让我能够更有效地从海量数据中提取价值。

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我是一名即将毕业的计算机科学专业的学生，正在为进入职场做准备。我了解到，云计算技能在当今的IT行业中非常抢手，而Azure作为全球领先的云平台之一，掌握其使用至关重要。《Windows Azure Step by Step》听起来就像是为我量身定制的入门教材。我期望这本书能从最基础的概念开始，例如云计算的定义、Azure的全球基础设施、以及Azure的核心服务类别。我希望它能清晰地解释如何创建和管理虚拟机（VMs），如何配置虚拟网络（VNet），如何使用Azure Blob Storage和Azure File Storage来存储和管理数据。了解如何部署和管理Web应用，以及如何使用Azure SQL Database或Azure Cosmos DB来构建数据驱动的应用，也是我的目标。更重要的是，我希望这本书能提供一些实际操作的指导，例如如何通过Azure门户进行可视化操作，以及如何使用Azure CLI或PowerShell进行脚本化管理。如果书中还能包含一些关于Azure认证（如AZ-900, AZ-104）的准备建议，那将是锦上添花，让我能够更加自信地走向职业生涯。

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我是一名系统管理员，我负责管理公司现有的IT基础设施，并正在考虑将其迁移到云端。《Windows Azure Step by Step》这个标题让我感到非常亲切，因为我需要的是一个循序渐进、易于理解的学习过程。我希望这本书能详细介绍Azure的虚拟化技术，例如如何创建和管理Azure虚拟机（VMs），如何配置Azure的虚拟网络（VNet）和子网，以及如何使用Azure Load Balancer和Application Gateway来实现高可用性和负载均衡。对Azure的存储解决方案，如Azure Blob Storage、Azure File Storage和Azure Disk Storage的详细介绍，以及如何选择和配置它们，也是我关注的重点。我还需要了解如何利用Azure Site Recovery和Azure Backup来实现灾难恢复和数据备份，以确保业务的连续性。关于Azure的身份和访问管理（IAM），特别是Azure Active Directory（Azure AD）的集成和管理，以及如何实现单点登录（SSO），对我来说非常重要。我希望这本书能帮助我掌握Azure的管理技能，从而能够平稳地将我们的本地资源迁移到云端，并有效地进行日常运维。

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我是一名开发者，我对构建跨平台、可扩展的应用程序充满热情。《Windows Azure Step by Step》的标题让我觉得它会为我提供一个非常好的起点，让我能够利用Azure的强大能力来开发我的应用程序。《Windows Azure Step by Step》这个标题暗示着一个非常实用的学习过程，我非常期待。我希望书中能详细介绍如何在Azure上部署和管理Web应用程序，例如使用Azure App Service、Azure Container Instances（ACI）或Azure Kubernetes Service（AKS）。我还需要了解如何利用Azure Functions来实现无服务器计算，以及如何使用Azure Logic Apps来自动化工作流程。对Azure数据库服务，如Azure SQL Database、Azure Cosmos DB和Azure Database for MySQL/PostgreSQL的深入介绍，以及如何选择和使用它们来存储和管理应用程序数据，也是我关注的重点。此外，我希望书中能包含关于Azure API Management的讲解，如何创建、发布、保护和分析API，以便于我构建微服务架构。如果书中还能提供一些关于Azure SDKs的介绍，以及如何使用它们来简化开发过程，那就更完美了。

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这本书的标题《Windows Azure Step by Step》一下就抓住了我的眼球，因为我一直想深入了解云计算，特别是微软的Azure平台。我的工作涉及大量的服务器管理和应用部署，对传统的本地部署模式越来越感到力不从心，无论是成本、灵活性还是可扩展性，都存在诸多瓶颈。我听说Azure在企业级应用的支持方面做得非常出色，但一直苦于没有一个系统性的入门途径，网上零散的教程信息量大且质量参差不齐，常常让我无从下手。这本书的“Step by Step”承诺，让我觉得它非常适合我这样有一定技术基础，但需要一个清晰、循序渐进的学习路径的读者。我期待它能从最基础的概念讲起，例如虚拟机的创建、网络配置、存储解决方案等，并能逐步深入到更复杂的服务，如数据库管理、Web应用托管、身份验证和授权机制等等。更重要的是，我希望能看到一些实际的应用场景分析和最佳实践，比如如何构建高可用、可扩展的解决方案，以及如何进行成本优化和安全加固。如果这本书能提供一些实际的代码示例，那就更完美了，这样我就可以边学边练，真正掌握Azure的使用技巧。

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我是一名项目经理，我需要了解云计算解决方案的整体框架和管理方法，以便更好地规划和执行我们的云迁移项目。《Windows Azure Step by Step》这个标题让我相信它会提供一个从整体到细节的全面视角。《Windows Azure Step by Step》这个标题预示着一个非常系统性的学习过程，我期待能从中获得全面的认知。我希望这本书能够从云计算的基本概念讲起，介绍Azure在全球的覆盖范围、数据中心以及服务区域。更重要的是，我希望它能帮助我理解Azure的各种服务如何协同工作，以构建一个完整的解决方案，例如如何整合计算、存储、数据库和网络服务来支持我们的业务应用。我特别关注书中关于项目管理和成本控制的内容，比如如何进行Azure资源的规划和预算，如何监控项目的进度和成本，以及如何进行有效的资源管理。此外，关于Azure的服务级别协议（SLAs）、支持选项以及如何确保业务连续性和灾难恢复能力，也是我需要了解的重要信息。我希望这本书能为我提供清晰的指导，帮助我顺利地推进公司的云转型项目。

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