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出版者:兵器工业出版社,北京希望电子出版社

作者:李勇平

出品人:

页数:616

译者:

出版时间:2004-4-1

价格:52.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787801721648

丛书系列:

图书标签:

• NET
• Windows应用
• C#
• WPF
• WinForms
• 开发教程
• 编程
• 软件开发
• Visual Studio
• 桌面应用

图书名称：《Linux内核及系统编程实战指南》 图书简介 本书旨在为读者提供一套全面、深入且贴近实战的Linux内核与系统编程技术栈指南。在当前以云计算、大数据和嵌入式系统为核心的技术浪潮中，对操作系统底层原理的深刻理解和高效的系统级编程能力，已成为衡量高级开发工程师和系统架构师水平的关键指标。本书内容严格围绕Linux操作系统的核心机制、底层实现以及与之交互的系统级编程技术展开，确保每一章节都聚焦于提升读者的实战能力和理论深度。 第一部分：Linux内核基础架构与编译 本部分将从宏观层面解析Linux操作系统的整体架构，帮助读者建立对内核的清晰认知。首先，我们将详细介绍Linux内核的模块化设计思想，包括单体内核与微内核的对比，并重点剖析Linux采用的混合式结构。接着，深入探讨内核的启动过程，从Bootloader（如GRUB）到用户空间第一个进程（init/systemd）的完整链条解析。读者将学习如何配置、编译和部署定制化的Linux内核，理解内核版本迭代中的重要变化。 重点内容包括： 内核数据结构与内存管理初始化： 剖析启动时页表的建立、物理内存的映射机制，以及如何初始化Slab分配器和伙伴系统（Buddy System）。 系统调用（Syscall）机制深度解析： 详细讲解用户空间程序如何通过软中断或中断门进入内核空间，系统调用的入口点、参数传递方式（x86-64架构下的寄存器约定），以及如何添加、修改和实现自定义的系统调用。 第二部分：进程管理与调度 进程是操作系统最核心的资源抽象之一。本部分将彻底剖析Linux的进程管理框架，从任务结构体（`task_struct`）的全面解读开始，理解进程是如何在内核中被表示和管理的。 进程与线程的统一模型： 阐明Linux中进程与线程的本质区别与联系，重点讲解Cgroup和Namespace的隔离机制如何支持容器化技术。 高级调度策略实践： 深入研究CFS（Completely Fair Scheduler，完全公平调度器）的运行原理，包括红黑树的维护、虚拟运行时（vruntime）的计算与调度抢占点。此外，还将覆盖实时调度策略（SCHED_FIFO, SCHED_RR）在特殊应用场景下的配置与应用。 进程间通信（IPC）的底层实现： 详细介绍System V IPC（共享内存、消息队列、信号量）和POSIX IPC（管道、命名管道、消息队列）的内核实现机制，并给出在程序中优化IPC效率的实战建议。 第三部分：内存管理精要 内存是系统性能的瓶颈所在，本部分将聚焦于Linux内核的内存管理模块，这是理解系统性能调优的关键所在。 虚拟内存空间布局： 详细剖析用户进程的虚拟地址空间布局（Text, Data, Heap, Stack, Mapped Files），以及内核空间与用户空间的划分。 按需调页与内存映射： 深入讲解缺页异常（Page Fault）的处理流程，包括内核如何定位物理页框，执行 COW（Copy-on-Write）操作，以及内核内存映射机制（如`mmap()`系统调用的实现）。 缓存与回写机制： 分析页缓存（Page Cache）在文件I/O中的作用，并探讨脏页（Dirty Pages）的后台回写机制，这是理解系统I/O延迟的关键。 第四部分：系统级编程与调试技术 本部分内容侧重于将内核知识应用于实际的系统级应用程序开发与调试。 系统编程接口（API）的深入理解： 不仅仅停留在标准库函数的使用，而是追溯到`fcntl`、`ioctl`等底层系统调用，理解它们如何直接与内核功能交互。 高性能异步I/O编程： 详细介绍epoll机制的内核实现，包括其数据结构（`eventpoll`结构）和唤醒机制，并与传统的`select/poll`进行性能对比。同时，探讨AIO（Asynchronous I/O）在内核中的工作流程。 内核调试与跟踪工具实战： 重点介绍使用`ftrace`、`perf`等强大的内核自带跟踪工具，用于分析系统调用延迟、上下文切换开销和缓存未命中率。演示如何利用这些工具来定位复杂的性能瓶颈和死锁问题。 第五部分：设备驱动与内核模块开发 对于希望扩展系统功能或开发硬件接口的读者，本部分提供了坚实的驱动开发基础。 字符设备驱动模型： 详细讲解如何注册字符设备、实现`file_operations`结构体中的核心函数，并编写第一个“Hello World”级别的内核模块。 并发控制与同步原语： 在多核环境下，并发编程至关重要。本书将系统介绍内核中的同步机制，如自旋锁（Spinlocks）、互斥体（Mutexes）、信号量（Semaphores）和R/W 信号量，并强调在不同场景下的正确使用准则，避免死锁和竞态条件。 中断处理机制： 剖析硬件中断是如何被CPU捕获，如何进入内核，以及软中断（Softirqs）和Tasklets在中断下半部处理中的作用，以确保中断处理的快速响应性。 本书的编写风格严谨、逻辑清晰，所有理论讲解均辅以大量的源代码片段（非伪代码）和实际的系统调用流程图。通过大量的实战案例和调试练习，读者将能够从“使用Linux”提升到“理解并能修改Linux”的层次，为构建高性能、高可靠性的底层应用和系统奠定坚实的基础。

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