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出版者:机械工业出版社

作者:于明俭 陈向阳 方汉

出品人:

页数:709

译者:

出版时间:2001-6

价格:79.00元

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isbn号码:9787111086956

丛书系列:

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《深入理解 Linux 系统：从内核到应用的全景解析》 内容简介： 《深入理解 Linux 系统：从内核到应用的全景解析》并非一本简单的 Linux 命令手册，也非局限于某个特定应用领域的工具书。它是一部致力于为读者构建 Linux 全面、深刻理解的宏大工程。本书将带你踏上一段系统性的探索之旅，从 Linux 最底层、最核心的内核机制，一路深入到我们日常交互的应用层面，揭示其内在的运行逻辑、设计哲学以及它们之间错综复杂的联系。 本书的写作初衷，源于我们对 Linux 生态系统深刻的敬畏和对技术原理不懈的追求。我们深知，许多用户在使用 Linux 时，往往停留在表面，掌握了日常操作，却对“为什么”以及“如何更高效地工作”感到困惑。正是怀揣着打破这种“知其然，不知其所以然”的困境，我们精心打磨了这部内容详实、逻辑严谨的著作。它旨在为那些渴望真正掌握 Linux，并希望在软件开发、系统管理、高性能计算等领域有所建树的工程师、研究人员和技术爱好者提供一套完整的知识体系。 第一部分：Linux 内核的基石——操作系统的奥秘 本部分的重点在于剥开 Linux 的外衣，直抵其最核心的“心脏”——内核。我们将从操作系统最基本的概念入手，深入浅出地讲解进程管理、内存管理、文件系统以及 I/O 调度等核心功能。 进程管理： 你将了解进程是如何被创建、销毁以及调度的。我们将详细阐述调度算法的演进，从简单的优先级调度到复杂的 CFS (Completely Fair Scheduler)，解释它们如何平衡系统资源的公平分配，以及如何影响应用程序的响应速度。我们将深入分析进程状态的转换，理解僵尸进程和孤儿进程的成因，以及如何通过 `ps`、`top` 等工具进行有效的进程监控和调试。对于并发编程至关重要的线程模型，也将被细致地剖析，区分内核级线程和用户级线程的差异，以及它们在性能和资源占用上的权衡。 内存管理： 内存是现代计算机的宝贵资源，Linux 内核是如何高效地管理这片“战场”的？本书将深入讲解虚拟内存的概念，包括页表、分段、分页等机制，以及它们如何为进程提供独立的地址空间，防止相互干扰。我们将详细阐述内存分配的策略，从内核空间的伙伴系统 (Buddy System) 到用户空间的 `malloc` 实现，揭示它们如何高效地满足不同大小的内存请求。页面置换算法，如 LRU (Least Recently Used) 及其变种，也将被一一讲解，解释系统如何决定哪些页面应该被换出到磁盘，从而为新页面腾出空间。内存映射 (Memory Mapping) 技术，包括文件映射和匿名映射，及其在共享内存和零拷贝 I/O 中的应用，也将是本部分的重点。 文件系统： Linux 支持多种多样的文件系统，如 ext4、XFS、Btrfs 等。我们将从文件系统的基本原理出发，讲解 inode、block、superblock 等核心概念，理解文件是如何被存储和组织的。对于 Linux 的虚拟文件系统 (VFS) 架构，我们将进行深入的剖析，理解它是如何提供一个统一的接口，屏蔽不同底层文件系统的差异，使得用户和应用程序能够以一致的方式访问文件。我们将探讨 journaling (日志) 机制如何保证文件系统的健壮性和数据的一致性，以及硬链接和软链接的区别及其应用场景。 I/O 调度： 缓慢的 I/O 操作往往成为系统性能的瓶颈。本书将详细分析 Linux 内核的 I/O 调度器，如 CFQ (Completely Fair Queuing)、Deadline、Noop 等，解释它们如何对磁盘 I/O 请求进行排序和合并，以最小化寻道时间和提高吞吐量。我们将探讨如何根据不同的工作负载选择合适的 I/O 调度器，并提供一些性能调优的实践建议。 第二部分：系统调用的桥梁——用户空间与内核空间的交互 用户程序无法直接访问硬件，它们需要通过一个称为“系统调用”的接口来与内核进行交互。本部分将详细解析这个至关重要的“桥梁”。 系统调用接口： 你将理解系统调用是如何工作的，包括陷入 (trap) 机制、系统调用表以及用户态和内核态的切换过程。我们将以常见的系统调用为例，如 `open`、`read`、`write`、`fork`、`execve` 等，深入讲解它们在内核中的具体实现，以及传递参数和返回值的过程。 信号处理： 信号是 Unix-like 系统中一种用于进程间通信（IPC）的异步通知机制。我们将详细讲解信号的产生、传递和处理过程，包括阻塞、pending、ignore 等概念。你将学习如何使用 `kill`、`trap` 等命令以及 `signal()`、`sigaction()` 等系统调用来管理和处理信号，这对于编写健壮的并发程序至关重要。 进程间通信 (IPC)： 除了信号，Linux 还提供了多种强大的 IPC 机制，用于进程之间的数据交换和同步。本部分将全面介绍这些机制，包括： 管道 (Pipes)： 讲解匿名管道和命名管道 (FIFOs) 的工作原理，及其在 shell 中的应用。 消息队列 (Message Queues)： 阐述消息队列如何实现异步通信，以及发送和接收消息的机制。 共享内存 (Shared Memory)： 深入解析共享内存的优势，以及如何通过 `shmget`、`shmat` 等系统调用来实现进程间的高效数据共享。 信号量 (Semaphores)： 讲解信号量如何作为一种同步机制，用于控制多个进程对共享资源的访问。 Socket： 除了网络通信，Socket 也被广泛用于本地进程间的通信 (Unix Domain Sockets)，我们将探讨其在 IPC 中的应用。 第三部分：网络通信的基石——TCP/IP 协议栈的深度剖析 Linux 系统在网络通信方面扮演着至关重要的角色，本书将带你深入理解其背后的 TCP/IP 协议栈。 TCP/IP 模型： 我们将从 OSI 模型和 TCP/IP 模型入手，介绍各层协议的功能和作用，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。 IP 协议： 详细讲解 IP 地址的分配、子网划分、路由选择等概念。我们将深入分析 IP 数据包的结构，以及 ICMP 协议在网络诊断中的作用。 TCP 协议： 作为可靠的传输层协议，TCP 的工作原理是本书的重点。我们将详细讲解三次握手和四次挥手过程，理解 TCP 如何保证数据传输的可靠性、有序性和流量控制。拥塞控制算法，如慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复，也将被细致地剖析，解释 TCP 如何动态地调整发送速率以适应网络状况。 UDP 协议： 与 TCP 不同，UDP 是一种无连接的、不可靠的传输协议。我们将讲解 UDP 的特点，以及它在 DNS、DHCP 等应用中的适用场景。 Socket API： 本部分将详细讲解 Socket API 的使用，包括创建 Socket、绑定地址、监听连接、建立连接、发送和接收数据等。我们将通过丰富的代码示例，演示如何使用 Socket API 来实现 TCP 和 UDP 的客户端和服务器端程序。 网络性能调优： 针对网络瓶颈，我们将探讨 Linux 系统在网络方面的调优策略，包括 TCP 参数的调整、网卡驱动的优化、防火墙的配置等，帮助读者构建高性能的网络服务。 第四部分：系统工具与管理——高效驾驭 Linux 掌握了底层原理，我们自然需要学习如何利用 Linux 提供的强大工具来管理和维护系统。 Shell 脚本编程： Shell 脚本是 Linux 系统管理自动化不可或缺的利器。我们将从基础的命令、变量、条件语句、循环语句讲起，逐步深入到函数、参数传递、文件 I/O 操作等高级主题。本书将提供大量的实用脚本示例，帮助读者快速掌握 Shell 脚本的编写技巧，并能够解决实际工作中的问题。 进程和服务管理： 深入讲解 `systemd` 的工作原理，包括 Unit 文件、Target、Service 的概念，以及如何使用 `systemctl` 命令来管理系统服务。我们还将介绍传统的 SysVinit 启动方式，以便读者能够理解不同发行版之间的差异。 日志管理： 日志是系统故障诊断和安全审计的重要依据。我们将详细讲解 Linux 的日志系统，包括 `syslog`、`rsyslog`、`journald` 等，以及如何配置日志的收集、过滤和分析。 性能监控与分析： 除了 `top`、`htop` 等实时监控工具，本书还将介绍 `vmstat`、`iostat`、`netstat`、`strace`、`ltrace` 等一系列强大的性能分析工具，以及它们的使用方法和解读技巧。我们将讲解如何通过这些工具来定位系统的性能瓶颈，并提供相应的优化建议。 文件系统管理与维护： 除了前文提到的文件系统原理，本部分将侧重于文件系统的实际管理，包括挂载、卸载、创建、格式化、磁盘空间管理、文件系统检查与修复 (`fsck`) 等。 第五部分：高级主题与实践——走向精通 在掌握了 Linux 的基础和核心概念后，本书将带你深入探索一些更高级的主题，以帮助你成为一名真正的 Linux 专家。 Linux 内核模块开发入门： 对于希望深入理解 Linux 内核，甚至为内核贡献代码的读者，本部分将提供内核模块开发的基本框架和示例。你将了解如何编写简单的内核模块，以及如何进行加载、卸载和调试。 嵌入式 Linux 系统开发： 随着嵌入式设备在各行各业的普及，嵌入式 Linux 的开发变得越来越重要。本部分将介绍嵌入式 Linux 的开发环境搭建、交叉编译工具链的使用、根文件系统的构建以及 Boo​​tloader 的原理。 容器化技术与虚拟化： Docker、Kubernetes 等容器化技术已经深刻地改变了软件开发和部署模式。我们将讲解容器化的基本原理，如 Linux Namespace 和 Cgroups，以及它们如何实现进程隔离和资源限制。同时，我们也会简要介绍虚拟化技术，如 KVM，并探讨其与容器化的异同。 安全加固与审计： 系统的安全性是重中之重。本部分将介绍 Linux 系统的常见安全威胁，以及相应的加固措施，包括用户权限管理、SSH 安全配置、防火墙策略、SELinux/AppArmor 等强制访问控制机制。我们还将讲解如何进行系统审计，以追踪潜在的安全事件。 本书特色： 系统性与深度： 真正做到从宏观到微观，从理论到实践，为读者构建完整的知识图谱。 原理与实践相结合： 每一项技术讲解都辅以大量的代码示例和实际操作指导，让读者知其然，更知其所以然。 面向未来： 涵盖了 Linux 生态系统中最新、最热门的技术，如容器化、systemd 等。 条理清晰，语言生动： 避免了枯燥的技术术语堆砌，力求用通俗易懂的语言阐述复杂的技术概念。 实用性强： 读者不仅能学到理论知识，更能将其直接应用于实际的开发和管理工作中。 《深入理解 Linux 系统：从内核到应用的全景解析》适合所有对 Linux 系统有深入学习需求的开发者、系统管理员、网络工程师、技术研究人员，以及任何希望在 Linux 领域达到精通水平的爱好者。它将是你通往 Linux 世界深度探索的宝贵伙伴。

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这本书的排版设计简直是一场视觉的灾难，虽然内容本身可能有些价值，但阅读体验却让人抓狂。封面设计平淡无奇，仿佛是上世纪九十年代的技术手册，缺乏现代感，让人提不起兴趣去翻开。进入内页后，字体大小不一，行距时而拥挤时而松散，让人在长时间阅读后眼睛极度疲劳。更令人费解的是，代码示例的格式混乱不堪，有些地方使用了过时的缩进方式，有些地方则干脆将关键的函数调用挤在了一行，根本无法清晰辨识。这种对细节的漠视，让我不禁怀疑作者和编辑团队对“权威指南”的理解到底停留在哪个层面。我花了大量时间试图在密集的文字和糟糕的排版中寻找逻辑线索，但每一次翻页都像是在进行一场艰难的寻宝游戏，最终获得的成就感远低于预期的知识增益。如果一本技术书籍连基本的阅读舒适度都无法保证，那么它的“指南”作用就大打折扣了。我真心希望未来的修订版能重视一下排版美学和用户体验，毕竟，好的内容也需要一个体面的载体来呈现。

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这本书的配图和图表质量，低劣得令人发指。在这个可视化学习日益重要的时代，书中大量的流程图和架构示意图，基本上是用最基础的绘图工具制作出来的，线条粗糙，标签拥挤，完全无法清晰地传达信息。很多本应通过一张精美的UML图或数据流向图就能瞬间理解的概念，却被作者用长篇大论的文字堆砌起来，效果适得其反。例如，在描述进程间通信（IPC）机制时，本可以画出清晰的管道（Pipe）或消息队列的结构示意图，但书里只给了一个模糊不清的方框加箭头组合，让人看了更添困惑。这不仅体现了出版方对书籍质量的不重视，也严重影响了读者对复杂系统概念的直观理解。对于一本旨在成为“权威”的参考书而言，忽略视觉辅助工具的有效性，无疑是犯了一个巨大的错误。高质量的插图是学习的加速器，而这里的插图，更像是减速带。

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叙述风格的差异性是我在阅读过程中遇到的最大困扰。作者似乎在不同的章节中切换了不同的写作“人设”。在讲解基础概念时，语言简练清晰，逻辑严密，如同顶尖教授的授课；然而，一旦进入到复杂的系统调试或性能分析时，文字突然变得晦涩难懂，充满了大量的专业术语堆砌，缺乏必要的过渡和解释。这种风格的剧烈跳跃，使得阅读体验极不稳定，情绪也跟着上上下下。有时，我需要反复阅读同一段落三四遍才能勉强理解其意图，而有时，一个关键的上下文缺失，让我不得不跳到全书其他章节去寻找背景知识。这种不连贯性，极大地拖慢了我的学习进度。一本优秀的指南应当保持一致、平稳的叙事节奏，引导读者循序渐进，而不是时而将你捧上云端，时而又将你重重摔下。

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作者在理论深度上的挖掘，可以说达到了令人赞叹的程度，每一个底层机制的解释都力求透彻，仿佛带着读者深入到了内核的每一个字节之中。然而，这种近乎偏执的深度，却牺牲了对实际应用场景的关注和指导。书中花了大量的篇幅去解释系统调用的工作原理、内存管理的每一个细节，这对于学术研究者或许是福音，但对于一个迫切希望解决实际工程问题的开发者来说，无疑是冗余的负担。例如，当涉及到并发编程时，书中的描述更多的是理论模型和学术证明，对于如何在高并发场景下进行有效的锁竞争优化、如何使用现代编程语言提供的并发原语来简化代码，却着墨不多。我常常在看完一章后感到自己脑子里充满了知识的碎片，却不知道如何将它们有效率地组合起来解决一个具体的bug或者设计一个可靠的系统。这本书更像是一部百科全书式的参考手册，而不是一本能手把手教你上路的“指南”。

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这本书的实战案例部分，坦白地说，显得有些陈旧和脱节。我尝试着跟着书中的步骤搭建一个现代化的网络服务，结果发现书里引用的许多工具和库的版本已经过时，许多命令在我的新系统上直接报错或者行为发生了根本性的变化。这对于一个期望学习“权威”知识的读者来说，是非常具有误导性的。我不得不花费大量额外的时间去查阅官方文档，对比新旧语法的差异，这完全打乱了我原有的学习节奏。比如，书中对于容器化部署的描述，停留在Docker早期的一些配置方式，而对于Kubernetes的集成和现代CI/CD流程的介绍几乎是空白。这让我感觉自己仿佛在翻阅一本历史文献，而非一本面向当前生产环境的实用指南。一个真正的权威指南，理应对技术栈的快速迭代保持敏感，并提供与时俱进的解决方案。现在看来，这本书更像是一个特定历史时期的快照，而非一个持续演进的知识宝库。

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