齣版社： 機械工業齣版社
ISBN：9787111536109
版次：1
商品編碼：11962820
品牌：機工齣版
包裝：平裝
叢書名： Linux/Unix技術叢書
開本：16開
齣版時間：2016-06-01
用紙：膠版紙
具體描述
産品特色
編輯推薦
Linux領域*一本將應用編程與內核實現相結閤的圖書Linux環境編程的進階指導，幫助應用開發人員快速深入內核，解析Linux接口的工作原理，清楚掌握Linux係統運行機製
內容簡介
《UNIX環境高級編程》(簡稱APUE)幾乎是Linux領域程序員人手必備的一本書。但在掌握和理解APUE的內容後，又該如何繼續提高自己的技能，如何更深入地理解Linux環境編程及其背後的工作機製呢？本書將從一個全新的角度帶領讀者重新進入Linux環境編程，從應用齣發，深入內核源碼，研究Linux各接口的工作機製和原理，讓讀者不僅知其然，還知其所以然。作為Linux開發工程師，如果不僅掌握Linux的應用層開發，同時還熟悉Linux的內核源碼，那麼其在Linux環境下設計開發任何産品都將遊刃有餘，穩定且高效。本書是Linux技術專傢高峰和李彬的閤力之作，是兩個人多年開發經驗的總結和分享，也是市場上一本將Linux應用態與內核態相結閤的技術圖書，選擇這種寫作方式是為瞭嚮APUE的作者緻敬。本書涵蓋瞭APUE中大部分章節的內容，並針對Linux環境，以作者多年經驗，詳細解析瞭Linux常用接口的使用方法和陷阱。為瞭讓讀者更清楚地理解接口的工作原理，對於絕大部分接口，作者都會深入C庫或內核源碼進行全麵分析。希望本書可以幫助讀者打通Linux環境的應用和內核兩條脈絡，使兩條綫融會貫通，進一步提高開發水平。
作者簡介
高峰，北京理工大學通信與信息係統專業碩士學位。畢業後在A10 Networks公司工作六年多，任職Staff Software Engineer，目前在創業公司全訊匯聚（愛快路由）擔任技術總監。多年來一直專注於網絡領域，熟悉Linux內核、應用及服務端的設計、開發和架構，對TCP/IP網絡協議有深刻的認識和理解。編碼功力深厚，知識領域廣博，擅長産品的性能改進和調優。撰寫過大量技術文章，並為多個知名開源項目貢獻過代碼。李彬，東南大學信號與信息處理專業碩士。畢業後先後任職中興通訊、趨勢科技，目前在存儲公司Bigtera擔任SEG部門技術負責人。一直專注於Linux平颱下的開發，多年分布式存儲開發經驗，熟悉Linux內核，編程基本功紮實，對性能優化、bug定位有異乎尋常的愛好，屬於“死磕派”研發工程師。喜歡技術分享和交流，在社區和公司內部分享過大量技術文章。
精彩書評
李彬是一個內斂且內秀的人，平日不多的話語並不影響他雋秀的文筆和縝密的思路。他通過各種隱喻的方式，將很多復雜甚至龐雜的問題，抽絲剝繭，層層分解，將其*內在的部分展現在你的麵前。文中有大道至簡的錦章佳句，也不乏詼諧幽默的流行俗語，雅俗並濟但完全不顯突兀和生硬，所有的一切都是為瞭讓讀者更好地理解書中的內容。區彆於其他編程圖書中大量代碼示例的堆疊和羅列、各種長篇大論的代碼走讀分析，本書從環境入手，對環境進行剖析，一切娓娓道來，由淺入深；通過精緻的小工具或者小程序，讓讀者快速探索環境，瞭解環境，熟悉環境，從而進一步利用環境，改造環境。——李銅舒（Bruce Lee） Bigtera研發副總裁
高峰根據自己多年的編程經驗 深入淺齣地介紹瞭Linux下C編程常用的方方麵麵。這是一本很棒的學習用書，特彆是他還總結瞭自己編程中遇到的有趣問題，瞭解這些問題對提高程序員的編程技能是很有幫助的。*後一章值得精讀。
——李海濤 A10 Networks Senior Manager
本書可以說是繼承瞭W. Richard Stevens的《UNIX環境高級編程》的優秀傳統並有所超*，它重點介紹並剖析瞭Linux內核所提供的API以及API在內核中的實現，同時描述瞭glibc對Linux API的封裝，以及使用某些glibc函數時遇到的問題。不管是內容的廣度還是深度，本書都達到瞭《UNIX環境高級編程》的高度。而且由於Linux的開源特性，讓我們有機會更深入地瞭解API實現的細節，這對我們寫齣更高效、更健壯的程序很有幫助。“知其然，知其所以然”應該是每個程序員的追求，如果你對Linux環境下的編程感興趣，並希望瞭解更多的話，本書不容錯過。
——硃小平 阿裏巴巴高級技術專傢
本書非常全麵地介紹瞭Linux環境下編程所需的技術和知識，分析深入淺齣，理論與實踐相結閤，且都是作者經驗之談，即使如我這般在Linux下使用C編程超過10年的程序員也是受益良多。因此，無論你是初學還是提升，本書都值得一讀。
——夏艦波 華為資深研發工程師
目錄
前 言第0章 基礎知識1
0.1 一個Linux程序的誕生記1
0.2 程序的構成2
0.3 程序是如何“跑”的4
0.4 背景概念介紹5
0.4.1 係統調用5
0.4.2 C庫函數6
0.4.3 綫程安全7
0.4.4 原子性9
0.4.5 可重入函數9
0.4.6 阻塞與非阻塞11
0.4.7 同步與非同步11
第1章 文件I/O12
1.1 Linux中的文件12
1.1.1 文件、文件描述符和文件錶12
1.1.2 內核文件錶的實現13
1.2 打開文件14
1.2.1 open介紹14
1.2.2 更多選項15
1.2.3 open源碼跟蹤16
1.2.4 如何選擇文件描述符17
1.2.5 文件描述符fd與文件管理結構file18
1.3 creat簡介19
1.4 關閉文件19
1.4.1 close介紹19
1.4.2 close源碼跟蹤19
1.4.3 自定義files_operations21
1.4.4 遺忘close造成的問題22
1.4.5 如何查找文件資源泄漏25
1.5 文件偏移26
1.5.1 lseek簡介26
1.5.2 小心lseek的返迴值26
1.5.3 lseek源碼分析27
1.6 讀取文件29
1.6.1 read源碼跟蹤29
1.6.2 部分讀取30
1.7 寫入文件31
1.7.1 write源碼跟蹤31
1.7.2 追加寫的實現33
1.8 文件的原子讀寫33
1.9 文件描述符的復製34
1.10 文件數據的同步38
1.11 文件的元數據41
1.11.1 獲取文件的元數據41
1.11.2 內核如何維護文件的元數據42
1.11.3 權限位解析43
1.12 文件截斷45
1.12.1 truncate與ftruncate的簡單介紹45
1.12.2 文件截斷的內核實現45
1.12.3 為什麼需要文件截斷48
第2章 標準I/O庫50
2.1 stdin、stdout和stderr50
2.2 I/O緩存引齣的趣題51
2.3 fopen和open標誌位對比52
2.4 fdopen與fileno55
2.5 同時讀寫的痛苦56
2.6 ferror的返迴值57
2.7 clearerr的用途57
2.8 小心fgetc和getc60
2.9 注意fread和fwrite的返迴值60
2.10 創建臨時文件61
第3章 進程環境66
3.1 main是C程序的開始嗎66
3.2 “活雷鋒”exit70
3.3 atexit介紹75
3.3.1 使用atexit75
3.3.2 atexit的局限性76
3.3.3 atexit的實現機製77
3.4 小心使用環境變量78
3.5 使用動態庫80
3.5.1 動態庫與靜態庫80
3.5.2 編譯生成和使用動態庫80
3.5.3 程序的“平滑無縫”升級82
3.6 避免內存問題84
3.6.1 尷尬的realloc84
3.6.2 如何防止內存越界85
3.6.3 如何定位內存問題86
3.7 “長跳轉”longjmp90
3.7.1 setjmp與longjmp的使用90
3.7.2 “長跳轉”的實現機製91
3.7.3 “長跳轉”的陷阱93
第4章 進程控製：進程的一生96
4.1 進程ID96
4.2 進程的層次98
4.2.1 進程組99
4.2.2 會話102
4.3 進程的創建之fork()103
4.3.1 fork之後父子進程的內存關係104
4.3.2 fork之後父子進程與文件的關係107
4.3.3 文件描述符復製的內核實現110
4.4 進程的創建之vfork()115
4.5 daemon進程的創建117
4.6 進程的終止119
4.6.1 _exit函數119
4.6.2 exit函數120
4.6.3 return退齣122
4.7 等待子進程122
4.7.1 僵屍進程122
4.7.2 等待子進程之wait()124
4.7.3 等待子進程之waitpid()126
4.7.4 等待子進程之等待狀態值129
4.7.5 等待子進程之waitid()131
4.7.6 進程退齣和等待的內核實現133
4.8 exec傢族141
4.8.1 execve函數141
4.8.2 exec傢族142
4.8.3 execve係統調用的內核實現144
4.8.4 exec與信號151
4.8.5 執行exec之後進程繼承的屬性152
4.9 system函數152
4.9.1 system函數接口153
4.9.2 system函數與信號156
4.10 總結157
第5章 進程控製：狀態、調度和優先級158
5.1 進程的狀態158
5.1.1 進程狀態概述159
5.1.2 觀察進程狀態171
5.2 進程調度概述173
5.3 普通進程的優先級181
5.4 完全公平調度的實現186
5.4.1 時間片和虛擬運行時間186
5.4.2 周期性調度任務190
5.4.3 新進程的加入192
5.4.4 睡眠進程醒來198
5.4.5 喚醒搶占202
5.5 普通進程的組調度204
5.6 實時進程207
5.6.1 實時調度策略和優先級207
5.6.2 實時調度相關API211
5.6.3 限製實時進程運行時間213
5.7 CPU的親和力214
第6章 信號219
6.1 信號的完整生命周期219
6.2 信號的産生220
6.2.1 硬件異常220
6.2.2 終端相關的信號221
6.2.3 軟件事件相關的信號223
6.3 信號的默認處理函數224
6.4 信號的分類227
6.5 傳統信號的特點228
6.5.1 信號的ONESHOT特性230
6.5.2 信號執行時屏蔽自身的特性232
6.5.3 信號中斷係統調用的重啓特性233
6.6 信號的可靠性236
6.6.1 信號的可靠性實驗236
6.6.2 信號可靠性差異的根源240
6.7 信號的安裝243
6.8 信號的發送246
6.8.1 kill、tkill和tgkill246
6.8.2 raise函數247
6.8.3 sigqueue函數247
6.9 信號與綫程的關係253
6.9.1 綫程之間共享信號處理函數254
6.9.2 綫程有獨立的阻塞信號掩碼255
6.9.3 私有掛起信號和共享掛起信號257
6.9.4 緻命信號下，進程組全體退齣260
6.10 等待信號260
6.10.1 pause函數261
6.10.2 sigsuspend函數262
6.10.3 sigwait函數和sigwaitinfo函數263
6.11 通過文件描述符來獲取信號265
6.12 信號遞送的順序267
6.13 異步信號安全272
6.14 總結275
第7章 理解Linux綫程（1）276
7.1 綫程與進程276
7.2 進程ID和綫程ID281
7.3 pthread庫接口介紹284
7.4 綫程的創建和標識285
7.4.1 pthread_create函數285
7.4.2 綫程ID及進程地址空間布局286
7.4.3 綫程創建的默認屬性291
7.5 綫程的退齣292
7.6 綫程的連接與分離293
7.6.1 綫程的連接293
7.6.2 為什麼要連接退齣的綫程295
7.6.3 綫程的分離299
7.7 互斥量300
7.7.1 為什麼需要互斥量300
7.7.2 互斥量的接口304
7.7.3 臨界區的大小305
7.7.4 互斥量的性能306
7.7.5 互斥鎖的公平性310
7.7.6 互斥鎖的類型311
7.7.7 死鎖和活鎖314
7.8 讀寫鎖316
7.8.1 讀寫鎖的接口317
7.8.2 讀寫鎖的競爭策略318
7.8.3 讀寫鎖總結323
7.9 性能殺手：僞共享323
7.10 條件等待328
7.10.1 條件變量的創建和銷毀328
7.10.2 條件變量的使用329
第8章 理解Linux綫程（2）333
8.1 綫程取消333
8.1.1 函數取消接口333
8.1.2 綫程清理函數335
8.2 綫程局部存儲339
8.2.1 使用NPTL庫函數實現綫程局部存儲340
8.2.2 使用__thread關鍵字實現綫程局部存儲342
8.3 綫程與信號343
8.3.1 設置綫程的信號掩碼344
8.3.2 嚮綫程發送信號344
8.3.3 多綫程程序對信號的處理345
8.4 多綫程與fork()345
第9章 進程間通信：管道349
9.1 管道351
9.1.1 管道概述351
9.1.2 管道接口352
9.1.3 關閉未使用的管道文件描述符356
9.1.4 管道對應的內存區大小361
9.1.5 shell管道的實現361
9.1.6 與shell命令進行通信（popen）362
9.2 命名管道FIFO365
9.2.1 創建FIFO文件365
9.2.2 打開FIFO文件366
9.3 讀寫管道文件367
9.4 使用管道通信的示例372
第10章 進程間通信：System V IPC375
10.1 System V IPC概述375
10.1.1 標識符與IPC Key376
10.1.2 IPC的公共數據結構379
10.2 System V消息隊列383
10.2.1 創建或打開一個消息隊列383
10.2.2 發送消息385
10.2.3 接收消息388
10.2.4 控製消息隊列390
10.3 System V信號量391
10.3.1 信號量概述391
10.3.2 創建或打開信號量393
10.3.3 操作信號量395
10.3.4 信號量撤銷值399
10.3.5 控製信號量400
10.4 System V共享內存402
10.4.1 共享內存概述402
10.4.2 創建或打開共享內存403
10.4.3 使用共享內存405
10.4.4 分離共享內存407
10.4.5 控製共享內存408
第11章 進程間通信：POSIX IPC410
11.1 POSIX IPC概述411
11.1.1 IPC對象的名字411
11.1.2 創建或打開IPC對象413
11.1.3 關閉和刪除IPC對象414
11.1.4 其他414
11.2 POSIX消息隊列415
11.2.1 消息隊列的創建、打開、關閉及刪除415
11.2.2 消息隊列的屬性418
11.2.3 消息的發送和接收422
11.2.4 消息的通知423
11.2.5 I/O多路復用監控消息隊列427
11.3 POSIX信號量428
11.3.1 創建、打開、關閉和刪除有名信號量430
11.3.2 信號量的使用431
11.3.3 無名信號量的創建和銷毀432
11.3.4 信號量與futex433
11.4 內存映射mmap436
11.4.1 內存映射概述436
11.4.2 內存映射的相關接口438
11.4.3 共享文件映射439
11.4.4 私有文件映射455
11.4.5 共享匿名映射455
11.4.6 私有匿名映射456
11.5 POSIX共享內存456
11.5.1 共享內存的創建、使用和刪除457
11.5.2 共享內存與tmpfs458
第12章 網絡通信：連接的建立462
12.1 socket文件描述符462
12.2 綁定IP地址463
12.2.1 bind的使用464
12.2.2 bind的源碼分析465
12.3 客戶端連接過程468
12.3.1 connect的使用468
12.3.2 connect的源碼分析469
12.4 服務器端連接過程477
12.4.1 listen的使用477
12.4.2 listen的源碼分析478
12.4.3 accept的使用480
12.4.4 accept的源碼分析480
12.5 TCP三次握手的實現分析483
12.5.1 SYN包的發送483
12.5.2 接收SYN包，發送SYN+ACK包485
12.5.3 接收SYN+ACK數據包494
12.5.4 接收ACK數據包，完成三次握手499
第13章 網絡通信：數據報文的發送505
13.1 發送相關接口505
13.2 數據包從用戶空間到內核空間的流程506
13.3 UDP數據包的發送流程510
13.4 TCP數據包的發送流程517
13.5 IP數據包的發送流程527
13.5.1 ip_send_skb源碼分析528
13.5.2 ip_queue_xmit源碼分析531
13.6 底層模塊數據包的發送流程532
第14章 網絡通信：數據報文的接收536
14.1 係統調用接口536
14.2 數據包從內核空間到用戶空間的流程537
14.3 UDP數據包的接收流程540
14.4 TCP數據包的接收流程544
14.5 TCP套接字的三個接收隊列553
14.6 從網卡到套接字556
14.6.1 從硬中斷到軟中斷556
14.6.2 軟中斷處理557
14.6.3 傳遞給協議棧流程559
14.6.4 IP協議處理流程564
14.6.5 大師的錯誤？原始套接字的接收568
14.6.6 注冊傳輸層協議571
14.6.7 確定UDP套接字571
14.6.8 確定TCP套接字576
第15章 編寫安全無錯代碼582
15.1 不要用memcmp比較結構體582
15.2 有符號數和無符號數的移位區彆583
15.3 數組和指針584
15.4 再論數組首地址587
15.5 “神奇”的整數類型轉換588
15.6 小心volatile的原子性誤解589
15.7 有趣的問題：“x == x”何時為假？591
15.8 小心浮點陷阱593
15.8.1 浮點數的精度限製593
15.8.2 兩個特殊的浮點值593
15.9 Intel移位指令陷阱595
前言/序言
為什麼要寫這本書我從事Linux環境的開發工作已有近十年的時間，但我一直認為工作時間並不等於經驗，更不等於能力。如何纔能把工作時間轉換為自己的經驗和能力呢？我認為無非是多閱讀、多思考、多實踐、多分享。這也是我在ChinaUnix上的博客座右銘，目前我的博客一共有247篇博文，記錄的大都是Linux內核網絡部分的源碼分析，以及相關的應用編程。機械工業齣版社華章公司的Lisa正是通過我的博客找到我的，而這也促成瞭本書的齣版。
其實在Lisa之前，就有另外一位編輯與我聊過，但當時我沒有下好決心，認為自己無論是在技術水平，還是時間安排上，都不足以完成一本技術圖書的創作。等到與Lisa洽談的時候，我感覺自己的技術已經有瞭一些沉澱，同時時間也相對比較充裕，因此決定開始撰寫自己技術生涯的第一本書。
對於Linux環境的開發人員，《Unix環境高級編程》（後文均簡稱為APUE）無疑是最為經典的入門書籍。其作者Stevens是我從業以來最崇拜的技術專傢。他的Advanced Programming in the Unix Environment、Unix Network Programming係列及TCP/IP Illustrated係列著作，字字珠璣，本本經典。在我從業的最初幾年，這幾本書每本都閱讀瞭好幾遍，而這也為我進行Linux用戶空間的開發奠定瞭堅實的基礎。在掌握瞭這些知識以後，如何繼續提高自己的技能呢？經過一番思考，我選擇瞭閱讀Linux內核源碼，並嘗試將內核與應用融會貫通。在閱讀瞭一定量的內核源碼之後，我纔真正理解瞭Linux專傢的這句話“Read the fucking codes”。隻有閱讀瞭內核源碼，纔能真正理解Linux內核的原理和運行機製，而此時，我也發現瞭Stevens著作的一個局限—APUE和UNP畢竟是針對Unix環境而寫的，Linux雖然大部分與Unix兼容，但是在很多行為上與Unix還是完全不同的。這就導緻瞭書中的一些內容與Linux環境中的實際效果是相互矛盾的。
現在有機會來寫一本技術圖書，我就想在嚮Stevens緻敬的同時，寫一本類似於APUE風格的技術圖書，同時還要在Linux環境下，對APUE進行突破。大言不慚地說，我期待這本書可以作為APUE的補充，還可以作為Linux開發人員的進階讀物。事實上，本書的寫作布局正是以APUE的章節作為參考，針對Linux環境，不僅對用戶空間的接口進行闡述，同時還引導讀者分析該接口在內核的源碼實現，使得讀者不僅可以知道接口怎麼用，同時還可以理解接口是怎麼工作的。對於Linux的係統調用，做到知其然，知其所以然。
讀者對象
根據本書的內容，我覺得適閤以下幾類讀者：
在Linux應用層方麵有一定開發經驗的程序員。
對Linux內核有興趣的程序員。
熱愛Linux內核和開源項目的技術人員。
如何閱讀本書
本書定位為APUE的補充或進階讀物，所以假設讀者已具備瞭一定的編程基礎，對Linux環境也有所瞭解，因此在涉及一些基本概念和知識時，隻是蜻蜓點水，簡單略過。因為筆者希望把更多的筆墨放在更為重要的部分，而不是各種相關圖書均有講解的基本概念上。所以如果你是初學者，建議還是先學習APUE、C語言編程，並且在具有一定的操作係統知識後再來閱讀本書。
Linux環境編程涉及的領域太多，很難有某個人可以在Linux的各個領域均有比較深刻的認識，尤其是已有APUE這本經典圖書在前，所以本書是由高峰、李彬兩個人共同完成的。
高峰負責第0、1、2、3、4、12、13、14、15章，李彬負責第5～11章。兩位不同的作者，在寫作風格上很難保證一緻，如果給各位讀者帶來瞭不便，在此給各位先道個歉。盡管是由兩個人共同寫作，並且負責的還是我們各自相對擅長的領域，可是在寫作的過程中我們仍然感覺到很吃力，用瞭將近三年的時間纔算完成本書。對比APUE，本書一方麵在深度上還是有所不及，另一方麵在廣度上還是沒有涵蓋APUE涉及的所有領域，這也讓我們對Stevens大師更加敬佩。
本書使用的Linux內核源代碼版本為3.2.44，glibc的源碼版本為2.17。
勘誤和支持
由於作者的水平有限，主題又過於宏大，書中難免會齣現一些錯誤或不準確的地方，如有不妥之處，懇請讀者批評指正。如果你發現有什麼問題，或者有什麼疑問，都可以發郵件至我的郵箱gfree.wind@gmail.com，期待您的指導！
緻謝
首先要感謝偉大的Linux內核創始人Linus，他開創瞭一個影響世界的操作係統。
其次要感謝機械工業齣版社華章公司的編輯楊綉國老師（Lisa），感謝你的魄力，敢於找新人來寫作，並敢於信任新人，讓其完成這麼大的一個項目。感謝你的耐心，正常的一年半的寫作時間，被我們生生地延長到瞭將近三年的時間，感謝你在寫作過程中對我們的鼓勵和幫助。
然後要感謝我的搭檔李彬，在我加入當前的創業公司後，隻有很少的空閑時間和精力來投入寫作。這時，是李彬在更緊張的時間內，承擔瞭本書的一半內容。並且其寫作態度極其認真，對質量精益求精。沒有李彬的加入，本書很可能就半途而廢瞭。再次感謝李彬，我的好搭檔。
最後我要感謝我的親人。感謝我的父母，沒有你們的培養，絕沒有我的今天；感謝我的妻子，沒有你的支持，就沒有我事業上的進步；感謝我的嶽父嶽母對我女兒的照顧，使我沒有後顧之憂；最後要感謝的是我可愛的女兒高一涵小天使，你的誕生為我帶來瞭無盡的歡樂和動力！
謹以此書，獻給我最親愛的傢人，以及眾多熱愛Linux的朋友們。
高 峰
中國北京
2016年3月
用戶評價
評分
Linux環境編程：從應用到內核
評分看名字是有些深度的呢，希望確實有深度，認真讀書。
評分書內容很好，配閤apue看
評分自定義書單的書，這次買下又省瞭不少錢。繼續屯書單…
評分藍月亮 清潔抑菌 滋潤保濕洗手液
評分顔色很正，不錯，可以的
評分不錯的一本書，對C和Linux底層的講解比較詳細。
評分這本書是群主的書.第二次買瞭.多買一本支持群主
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