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出版者:陕西科学技术出版社

作者:委会

出品人:

页数:440

译者:

出版时间:2004-3

价格:36.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787536937307

丛书系列:

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编程之道的精要：《深入理解操作系统与网络协议》 本书献给所有渴望构建坚实技术根基的开发者与系统架构师。 在这个信息爆炸、技术迭代日新月异的时代，应用层的光鲜亮丽往往掩盖了其下深厚的基石——操作系统（OS）与计算机网络协议。许多初学者或专注于特定框架的工程师，虽然能熟练地进行“网页制作”，却对应用程序如何与硬件交互、数据如何在全球范围内安全高效地传输缺乏透彻的理解。本书《深入理解操作系统与网络协议》正是一本旨在弥补这一知识鸿沟的权威著作。它不是关于如何快速搭建一个网站的速成指南，而是关于底层原理、架构设计与性能优化的深度剖析。 全书共分为六大部分，超过四十章的详尽阐述，旨在将复杂的底层概念以清晰、逻辑严密的结构呈现给读者。 --- 第一部分：现代操作系统的核心架构（The Kernel Landscape） 本部分聚焦于操作系统的“心脏”——内核（Kernel）。我们摒弃对特定发行版（如Windows或macOS）的细枝末节，转而探讨跨平台通用的核心原理。 第一章：进程与线程的生命周期管理 深入探究进程地址空间（用户态与内核态的切换机制）、PCB（进程控制块）的结构与状态转换。重点分析了上下文切换（Context Switching）的开销与优化策略，并对比了用户级线程与内核级线程的优劣及调度实现。 第二章：内存管理单元的精妙运作 本书不会停留在虚拟内存的概念层面。我们将详细解析分页（Paging）与分段（Segmentation）的组合实现，如何利用TLB（Translation Lookaside Buffer）加速地址翻译。特别辟出章节探讨了现代CPU的内存保护机制，如写时复制（Copy-on-Write, COW）在`fork()`操作中的实际应用，以及动态内存分配器（如`dlmalloc`或`jemalloc`的简化模型）的内部逻辑，包括内存碎片化（Internal/External Fragmentation）的成因与治理。 第三章：I/O子系统与设备驱动 本章剖析了设备无关层、中断处理机制与硬件抽象层（HAL）。详细描述了同步I/O与异步I/O的对比，重点讲解了内存映射I/O（MMIO）与直接内存访问（DMA）如何绕过CPU，提高数据传输效率。 第四章：系统调用与内核态交互 系统调用的实现是用户程序与内核通信的唯一桥梁。我们将详细解析系统调用入口（如中断向量或SYSCALL指令）的工作流程、参数传递约定，以及权限提升与恢复的过程，揭示系统调用的性能瓶颈所在。 --- 第二部分：并发控制与同步机制（The Synchronization Challenge） 多核处理器已成标配，有效的并发控制是构建高性能、高可靠性软件的关键。 第五章：进程间通信（IPC）的全面评估 对比传统的信号量、消息队列、共享内存等方式，深入分析了现代IPC机制，如基于管道（Pipe）与命名管道（FIFO）的限制，以及现代Unix/Linux中的Socket与Binder（作为参考模型）的设计思想。 第六章：锁机制的底层实现与陷阱 本书深入讲解了互斥锁（Mutex）、读写锁（RWLock）的原子性基础——硬件提供的CAS（Compare-and-Swap）操作。探讨了自旋锁（Spinlock）的使用场景，以及活锁（Livelock）、饥饿（Starvation）等复杂并发问题的诊断与规避。 第七章：内存模型与内存屏障 这是理解多线程编程深层难度的关键。详细阐述了顺序一致性模型的严格性，以及为什么现代CPU和编译器需要引入内存屏障（Memory Barrier/Fence）。通过具体的代码示例，展示了缺少屏障可能导致的重排（Reordering）错误。 --- 第三部分：网络协议栈的深度解析（The Protocol Stack Deep Dive） 本部分将网络通信从物理层抽象到应用层，重点剖析TCP/IP协议栈的每一个关键层次。 第八章：链路层与IP寻址的艺术 着重分析ARP（地址解析协议）的解析过程，以及MAC地址冲突的处理。在IP层，详细讨论IPv4与IPv6的报文结构，以及路由选择算法（如距离向量与链路状态）的基本原理，而非仅仅是配置路由表。 第九章：TCP——可靠连接的构建者 这是网络部分的核心。深入讲解TCP的三次握手与四次挥手背后的状态机转换，以及慢启动、拥塞避免、快速重传与快速恢复算法的数学模型与实现细节。重点分析了TCP的序列号（Sequence Number）与确认号（Acknowledgment Number）如何保证数据有序且不丢失。 第十章：UDP与应用层协议的适配 对比TCP的重量级，分析UDP的无连接特性。本章将讨论如何在UDP之上构建可靠的传输层（如QUIC协议的基础思想），并剖析HTTP/1.1、DNS等常见应用层协议在TCP/UDP基础上的具体报文结构。 第十一章：Socket编程模型与I/O多路复用 系统地介绍Berkeley Socket API的设计哲学。重点分析`select`、`poll`、`epoll`（Linux）或`kqueue`（BSD/macOS）等I/O多路复用技术的工作原理，解释它们如何高效处理成千上万的并发连接，以及阻塞/非阻塞I/O的性能权衡。 --- 第四部分：性能分析与调试（Performance & Debugging Under the Hood） 理论知识必须应用于实践。本部分教授读者如何利用底层知识诊断系统性能问题。 第十二章：系统性能评估工具链 介绍如何使用`perf`、`strace`/`ltrace`、`tcpdump`等工具，并结合内核跟踪点（Kprobes/Uprobes）来定位性能瓶颈。关键在于分析CPU Cache Misses、TLB Misses以及系统调用频率对应用性能的影响。 第十三章：死锁的诊断与避免策略 结合操作系统中的资源分配图，讲解如何识别经典的“死锁四条件”，并介绍避免策略（如资源有序分配）与检测算法（如银行家算法的简化应用）。 --- 第五部分：分布式系统中的底层考量（Bridging OS and Network） 本部分将操作系统与网络知识融合，探讨分布式系统的基础难题。 第十四章：时间同步与一致性模型 探讨分布式系统中的“时间”概念：物理时钟的漂移、NTP/PTP协议的原理。引入Lamport时间戳与向量时钟，用于在无共享时钟的环境下建立因果关系。 第十五章：容错与高可用性基础 分析复制（Replication）的常见模型（主从、对等），以及CAP理论在实际部署中的权衡。简要介绍Raft或Paxos等一致性算法中，如何利用网络可靠性和状态机复制来保证数据一致性。 --- 第六部分：安全与沙箱机制（Isolation and Trust） 第十六章：虚拟化与容器技术的基础 揭示现代容器（如Docker）的本质并非完全虚拟化，而是依赖于Linux内核提供的Cgroups（控制组）和Namespaces（命名空间）来隔离资源和视图。这使得开发者能清晰理解容器与传统虚拟机在性能与隔离性上的差异。 总结： 《深入理解操作系统与网络协议》不是一本让你学会编写几行HTML或JavaScript的参考书。它是一份深入计算机科学核心的路线图，旨在将读者从应用层的“搭积木”提升到系统“设计者”的层次。掌握这些底层知识，你将能更好地理解程序崩溃的原因、网络延迟的根源，并最终设计出真正高效、稳定、可扩展的复杂系统。本书适合有一定编程经验，并渴望突破技术瓶颈，进入系统级开发、高性能计算或云原生架构领域的专业人士。

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这本书的实用性评估，我必须从它提供的资源和配套服务角度来谈。虽然我主要依赖纸质书进行学习，但它在书的末尾提及的在线资源链接和社区支持，显示了作者对读者学习过程的长期关注。我尝试性地访问了其中一个源码仓库，发现代码组织得井井有条，且所有的示例文件都与书中的讲解点一一对应，版本控制清晰。这意味着，即使在未来技术栈发生迭代时，这些基础原理依然能够通过查阅配套的源码得到印证和巩固。这种“软硬结合”的学习支持，极大地提升了这本书的整体价值，它卖的不仅仅是纸上的知识，更是一套完整的学习方法论和维护体系。

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从语言风格上来说，这本书的叙述方式带有一种恰到好处的幽默感和鼓励性，读起来丝毫没有技术书籍的枯燥感。作者似乎更像一位经验丰富的导师，而不是高高在上的专家。比如，在解释某个复杂属性时，它会穿插一些生活化的例子来做类比，瞬间就能将抽象的概念具象化。这种“润物细无声”的教学方法，极大地降低了学习的心理门槛。我记得有一次，我对一个CSS选择器的优先级感到困惑，书里通过一个“谁的嗓门更大”的比喻，让我豁然开朗。这种贴近读者的叙事策略，让我在阅读过程中不时会心一笑，极大地增强了我的学习动力。它成功地将“学习”这件事从一项任务，变成了一种探索的乐趣。

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这本书的深度和广度把握得非常巧妙，它没有试图成为包罗万象的“百科全书”，而是精准地聚焦在了核心技术栈的精髓上。我注意到它在某些关键技术点上，给出了非常深入的剖析，不仅仅是告诉你“怎么做”，更深挖了“为什么是这样”。例如，在涉及浏览器渲染机制的章节，它用图示清晰地展示了DOM树和CSSOM树的合并过程，这种对底层逻辑的揭示，对于想要从“代码搬运工”蜕变为“思考者”的读者来说，是无可替代的价值所在。它让你明白，你写的每一行代码，在浏览器里究竟经历了怎样的“旅行”，这种底层认知能力，是构建强大技术体系的基石。

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这本书在内容组织上展现出了一种非常务实的态度，它似乎没有过多地纠缠于那些晦涩难懂的理论深挖，而是更侧重于“实战出真知”的理念。我翻阅了几页关于布局技巧的部分，发现它直接抛出了好几种主流的布局解决方案，并且用非常形象的比喻来解释不同方案之间的适用场景差异。这对我来说太重要了，因为在实际工作中，我们更需要的是快速解决问题的工具箱，而不是一本深奥的学术专著。它给出的每一个“例”，都像是真实项目中的一个缩影，充满了烟火气。我特别欣赏它对代码规范的强调，虽然是面向初学者的书籍，但作者并没有在代码风格上妥协，这对于培养良好的编程习惯至关重要，避免了日后修改自己的“面条代码”时痛苦不堪。

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这本书的装帧设计真是充满了复古的学院气息，封面那种略带磨砂质感的纸张，让人一上手就感觉抓住了知识的厚重感。我尤其喜欢它内页的排版，那种合理的留白和清晰的字体选择，即使是面对大段的代码实例，眼睛也不会感到特别疲劳。对于一个初学者来说，清晰的视觉引导至关重要，它在这方面做得非常到位，不像有些技术书，把内容堆砌得密不透风，让人望而却步。虽然我还没有深入到所有技术的细节，但光是从目录和章节的划分来看，就能感受到作者在编排上的用心良苦。它似乎遵循了一种循序渐进的学习路径，从最基础的网页骨架搭建，逐步过渡到样式美化，再到后期的交互增强，逻辑链条非常完整。这种结构上的严谨性，对于我这种需要系统性学习的读者来说，简直是福音，它能有效避免学习过程中的知识盲区和逻辑断裂。

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