Linux 操作係統原理與應用（第2版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳莉君等 著 著

圖書標籤:

• Linux
• 操作係統
• 原理
• 應用
• 內核
• 係統編程
• Unix
• 命令行
• 技術
• 計算機科學

店鋪： 藍墨水圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302278368

商品編碼：1685306195

包裝：平裝

開本：16

齣版時間：2012-02-01

內容簡介

內容簡介

本書是Linux內核及動手實踐的入門教程。在龐大的Linux內核中，選取·基本的內容——進程管理、中斷、內存管理、係統調用、內核同步、文件係統、I/O設備管理等進行闡述。從原理齣發，基於Linux內核源代碼但又不局限於代碼，分析原理如何落實到代碼，並通過簡單有效的實例說明如何調用Linux內核提供的函數進行內核級程序的開發。主要章節給齣瞭具有實用價值的小型應用，從而讓讀者在實踐中加深對原理的理解和應用能力。本書對於希望深入Linux操作係統內部、閱讀Linux內核源代碼以及進行內核級程序開發的讀者具有較高的參考價值。本書可作為高等院校計算機相關專業的本科生、研究生的教材，Linux應用開發人員、嵌入式係統開發人員等均可從本書中獲益。

《深入理解 Linux 內核：從匯編到係統調用》（第二版） 引言 在信息技術飛速發展的今天，Linux 操作係統以其開源、穩定、高效的特性，廣泛應用於服務器、嵌入式設備、桌麵係統乃至超級計算機等各個領域。而要真正掌握 Linux 的力量，理解其底層原理是不可或缺的關鍵。本書《深入理解 Linux 內核：從匯編到係統調用》（第二版）正是為希望深入探究 Linux 操作係統精髓的讀者量身打造。它不僅僅是一本介紹 Linux 命令和基本用法的教程，更是一次對操作係統核心機製的深度剖析，旨在帶領讀者循序漸進地理解 Linux 內核是如何工作的，以及應用程序是如何與內核進行交互的。 本書第二版在第一版的基礎上，進行瞭全麵的更新和修訂，力求與當前主流的 Linux 內核版本保持同步，並引入瞭更多最新的技術概念和實踐案例。我們深入分析瞭現代多處理器環境下的內核同步機製，探討瞭在 NUMA（Non-Uniform Memory Access）架構下內存管理的新挑戰，並增加瞭對容器技術和虛擬化技術中涉及的關鍵內核特性的介紹。同時，為瞭更好地服務於不同層次的讀者，我們對某些復雜概念進行瞭更清晰的梳理和更詳盡的闡述，並在代碼示例和實驗部分做瞭精心的優化，使其更具可操作性和指導意義。 本書的目標讀者 初級到中級 Linux 用戶： 那些已經掌握瞭 Linux 基本命令和常用工具，但渴望瞭解其背後運行機製，希望提升係統管理和故障排除能力的讀者。 係統管理員與運維工程師： 需要深入理解係統性能瓶頸，優化係統配置，並能快速診斷和解決復雜係統問題的專業人士。 軟件開發者： 期望編寫更高效、更健壯的係統級程序，理解多綫程、進程間通信、文件 I/O 等底層細節，從而更好地利用操作係統資源，以及為並發和分布式係統開發打下堅實基礎的開發者。 計算機科學專業學生與研究人員： 對操作係統原理有濃厚興趣，希望將理論知識與實際代碼相結閤，加深對操作係統課程學習理解的學生，以及進行相關領域研究的研究人員。 嵌入式係統開發者： 需要深入瞭解嵌入式 Linux 的啓動過程、內存管理、設備驅動模型等，以便更好地裁剪和優化係統，滿足特定硬件需求的開發者。 本書特色與亮點 1. 全麵而深入的內核剖析： 本書以 Linux 內核為核心，從最底層的匯編語言引導過程開始，逐步深入到進程管理、內存管理、文件係統、設備驅動、網絡協議棧等各個關鍵模塊。我們不迴避復雜的細節，而是通過清晰的邏輯和圖示，將復雜的內核工作流程可視化，幫助讀者建立起對整個內核架構的宏觀認識。 2. 從匯編到係統調用的橋梁： 理解應用程序如何與內核交互是掌握 Linux 的關鍵。本書詳細講解瞭係統調用在用戶空間和內核空間之間的轉換過程，分析瞭常見係統調用的實現機製，並演示瞭如何通過 `strace` 等工具來觀察和分析係統調用的行為，從而揭示應用程序與操作係統之間的“對話”過程。 3. 代碼驅動的深度學習： 本書大量引用和分析瞭 Linux 內核的源代碼片段，並提供瞭與講解內容緊密相關的 C 語言示例代碼。通過閱讀和運行這些代碼，讀者可以親身體驗內核的設計理念和實現細節，將抽象的概念具象化，從而達到事半功倍的學習效果。 4. 現代內核特性的聚焦： 針對當前 Linux 內核的發展趨勢，本書重點介紹瞭多處理器同步機製（如自鏇鎖、信號量、互斥體）、進程調度算法的演進、先進的內存管理技術（如 slab 分配器、夥伴係統）、健壯的文件係統（如 ext4、XFS）以及高性能的網絡協議棧。 5. 實踐導嚮的案例分析： 書中包含豐富的實際操作示例和問題分析，例如如何通過內核參數優化係統性能，如何使用 `perf` 和 `ftrace` 等工具進行性能分析和調試，以及如何理解和處理常見的係統死鎖或性能瓶頸問題。 6. 循序漸進的結構設計： 全書的章節安排經過精心設計，從最基礎的引導過程開始，逐步深入到更復雜的模塊。每個章節都建立在前一章節的基礎上，確保讀者能夠在一個清晰的邏輯框架內進行學習，避免瞭知識點的碎片化。 7. 圖文並茂的解釋： 大量精心繪製的流程圖、數據結構圖和架構圖，將抽象的內核概念和工作流程直觀地呈現齣來，極大地提升瞭可讀性和理解效率。 本書內容梗概 第一部分：Linux 內核基礎與引導過程 第一章：Linux 內核概覽 Linux 操作係統的曆史與發展 內核與用戶空間的劃分 內核的模塊化設計與動態加載 Linux 內核的開發模式與社區 第二章：CPU 架構與匯編語言入門 x86/x86-64 架構概述 匯編語言基礎：寄存器、指令、尋址模式 與內核相關的匯編指令 第三章：Linux 內核的引導過程 BIOS/UEFI 啓動流程 Bootloader（GRUB）的作用 內核鏡像的加載與初始化 早期初始化階段：硬件檢測、內存初始化、中斷初始化 init 進程的啓動 第二部分：進程管理與調度 第四章：進程與綫程的概念 進程的定義、狀態與PCB（Process Control Block） 綫程模型：用戶綫程與內核綫程 進程與綫程的創建與銷毀 進程間通信（IPC）的基本原理 第五章：Linux 進程調度器 調度器的作用與目標 CFS（Completely Fair Scheduler）算法詳解 實時調度策略（SCHED_FIFO, SCHED_RR） 多處理器調度與 NUMA 調度 進程優先級與 nice 值 第三部分：內存管理 第六章：物理內存管理 內存的物理地址與虛擬地址 分頁機製與頁錶 MMU（Memory Management Unit）的作用 夥伴係統（Buddy System）內存分配器 Slab 分配器與對象緩存 第七章：虛擬內存管理 進程地址空間布局 內存映射（mmap）機製 匿名映射與文件映射 缺頁中斷（Page Fault）的處理 內存迴收策略（LRU, Clock 算法） 第八章：NUMA 架構下的內存管理 NUMA 架構的原理與挑戰 節點、內存策略與 NUMA-aware 調度 內存分配的 NUMA 意識 第四部分：文件係統與 I/O 第九章：Linux 文件係統概述 文件係統層次結構標準（FHS） 文件、目錄與 inode 超級塊（Superblock）與文件係統元數據 常見文件係統介紹（Ext4, XFS, Btrfs） 第十章：VFS（Virtual File System） VFS 的作用與接口 超級塊操作、inode 操作、文件操作、目錄操作 文件係統的掛載與卸載 第十一章：塊 I/O 子係統 塊設備的抽象 I/O 調度器（CFQ, Deadline, NOOP） 請求隊列與塊 I/O 的處理流程 DMA（Direct Memory Access） 第五部分：係統調用與用戶空間交互 第十二章：係統調用的機製 用戶空間與內核空間的切換 係統調用接口（syscall） 係統調用錶與陷阱（Trap） 常見係統調用分析（fork, execve, open, read, write, close, exit） 第十三章：進程間通信（IPC）深入 管道（Pipe） System V IPC（共享內存，消息隊列，信號量） POSIX IPC（POSIX 消息隊列，POSIX 共享內存，POSIX 信號量） Socket 通信 第十四章：信號與異常處理 信號的概念、類型與處理機製 信號的發送與接收 異常處理與中斷 第六部分：設備驅動與內核模塊 第十五章：設備驅動模型 字符設備、塊設備、網絡設備 設備文件與 /dev 目錄 Linux 設備模型（Device Model） 總綫、設備、驅動的綁定 第十六章：Linux 內核模塊（LKM） 內核模塊的作用與優點 模塊的編譯與加載/卸載 模塊間的依賴與版本控製 常用內核模塊接口 第七部分：係統性能與調試 第十七章：性能分析工具 `top`, `htop` 等係統監控工具 `vmstat`, `iostat`, `mpstat` 等性能統計工具 `perf`：性能事件采樣與分析 `ftrace`：內核跟蹤與函數圖 第十八章：內核調試技巧 `printk` 調試 內核日誌（klogd, syslog） GDB 與 KGDB/KDB DTrace/SystemTap（簡介） 第八部分：現代 Linux 內核特性 第十九章：並發與同步機製 並發問題的産生 原子操作 自鏇鎖（Spinlock） 信號量（Semaphore） 互斥體（Mutex） 讀寫鎖（Rwlock） 順序鎖（Seqlock） 第二十章：容器與虛擬化技術中的內核支持 Cgroups：資源控製與隔離 Namespace：進程環境隔離 KVM/QEMU 簡介 虛擬化對內核帶來的挑戰 結語 《深入理解 Linux 內核：從匯編到係統調用》（第二版）旨在為讀者提供一條清晰的學習路徑，從宏觀架構到微觀細節，全麵深入地展現 Linux 操作係統的精髓。通過對本書的學習，我們希望讀者能夠不僅知其然，更知其所以然，能夠更自信地駕馭 Linux 係統，更高效地開發應用程序，並為更高級的係統研究與開發奠定堅實的基礎。我們相信，對 Linux 內核的深入理解，將為您的技術生涯帶來無限的可能。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計非常巧妙，循序漸進，讓我這個Linux新手也能輕鬆上手。從最基礎的 shell 命令和文件管理，到後麵深入的內核模塊和驅動開發，整個知識體係搭建得非常完整。我尤其欣賞作者在講解文件係統時，沒有停留在概念層麵，而是深入剖析瞭 ext4 的日誌機製和 inode 的結構，這讓我對文件的讀寫過程有瞭更深刻的理解。另外，書中的“動手實踐”環節設計得太棒瞭！每一個章節後麵都有相應的練習題，而且很多題目都很有挑戰性，需要我獨立思考和查閱資料纔能解決，這極大地鍛煉瞭我的問題解決能力。我記得有一個題目是讓我編寫一個簡單的 shell 腳本來監控係統資源使用情況，在這個過程中，我學習到瞭很多關於 `/proc` 文件係統的知識，非常有成就感。這本書不僅僅是知識的傳遞，更是一種能力的培養，它讓我從一個被動接受者變成瞭一個主動的學習者。

評分☆☆☆☆☆

對於想要提升 Linux 係統調優和故障排查能力的同學來說，這本書絕對是你的“救星”！我之前遇到過一些棘手的係統性能問題，查閱瞭各種資料都收效甚微，直到我翻開這本書。書中關於進程調度、 I/O 優化、網絡參數配置的講解，簡直是“乾貨滿滿”。我學會瞭如何使用 `top`、`htop`、`vmstat`、`iostat` 等工具來分析係統瓶頸，並且理解瞭這些工具背後所反映的係統原理。書中還詳細介紹瞭如何通過修改 `/etc/sysctl.conf` 文件來優化係統參數，比如調整 TCP/IP 棧的緩衝區大小，這對我解決網絡延遲問題起到瞭關鍵作用。我印象最深刻的是關於內存泄漏的排查方法，作者提供瞭一套完整的排查思路和工具鏈，讓我以後再遇到類似問題時，不再束手無策。這本書的實用性真的太強瞭，讓我感覺自己像一個經驗豐富的係統管理員一樣，能夠從容應對各種復雜的係統挑戰。

評分☆☆☆☆☆

哇，這本書真是太棒瞭！我一直對 Linux 係統底層原理很感興趣，但又覺得很多資料過於理論化，讀起來枯燥乏味。這本書簡直是為我量身定做的！它不僅深入淺齣地講解瞭 Linux 的核心概念，比如進程管理、內存管理、文件係統等等，還用大量生動的例子和實際操作來演示。我特彆喜歡它在講解虛擬內存的部分，作者用瞭一個非常形象的比喻，讓我一下子就理解瞭內存分頁和交換的概念，這之前我可是琢磨瞭好久都沒弄明白。而且，書中的代碼示例非常實用，我可以直接復製粘貼到我的 Linux 環境中運行，邊學邊練，感覺進步神速。書中對一些高級主題的介紹也非常到位，比如多綫程同步、網絡編程相關的係統調用等等，這些都是我工作中經常會遇到的問題，現在我有瞭更清晰的認識和更紮實的理論基礎。我強烈推薦這本書給所有想要深入瞭解 Linux 操作係統，並且希望將理論知識付諸實踐的開發者和技術愛好者！這本書絕對是你的不二之選。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書的寫作風格非常吸引人。作者的語言幽默風趣，時不時還會穿插一些行業內的趣聞軼事，讓原本嚴肅的技術內容變得生動有趣。我最喜歡的是它在講解係統調用時，沒有直接給齣枯燥的 API 列錶，而是通過一個一個實際的場景，比如“我要打開一個文件”、“我要創建一個進程”，來引導我們去理解為什麼需要這些係統調用，以及它們是如何工作的。這種“問題驅動”的學習方式，讓我更容易將抽象的概念與實際應用聯係起來，學習起來也更有動力。而且，書中對一些“坑”的處理也做得非常到位，作者會提前預警一些常見的錯誤操作，並給齣規避的方法，這為我節省瞭大量的調試時間。讀這本書的過程，就像在和一個經驗豐富的導師交流，他不僅傳授你知識，還會分享他的經驗和教訓，讓你少走彎路。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值遠不止於一本技術手冊，它更像是一本“武功秘籍”，能夠幫助你掌握 Linux 內核的“絕世武功”。作者對內核架構的解讀，讓我對 Linux 操作係統的“心髒”有瞭前所未有的認識。從引導過程到中斷處理，再到進程間通信，每一個細節都被剖析得淋灕盡緻。我特彆喜歡它在講解同步機製時，對各種鎖（如自鏇鎖、互斥鎖）的深入對比和應用場景分析，這讓我對並發編程有瞭更清晰的理解，並且能夠寫齣更健壯的多綫程程序。此外，書中還涉及瞭模塊化設計和驅動開發的一些入門知識，這為我進一步探索內核世界打開瞭一扇門。總的來說，這本書的深度和廣度都令人稱贊，它不僅能夠滿足我當前的學習需求，更能為我未來的技術發展打下堅實的基礎。