Solaris内核结构 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:麦可古欧

出品人:

页数:490

译者:冯锐

出版时间:2001-9

价格:55.0

装帧:平装

isbn号码:9787111092926

丛书系列:

图书标签:

• 计算机科学
• Solaris
• 内核
• 操作系统
• Unix
• 系统编程
• 内核结构
• 技术
• 计算机科学
• 源码分析
• 底层原理

《操作系统原理与实践：从汇编到网络协议栈》 本书导读：深入理解现代操作系统的基石与脉络 在计算机科学的浩瀚领域中，操作系统（Operating System, OS）无疑是支撑一切应用和服务的核心基石。它不仅是硬件与软件之间的桥梁，更是资源调度的核心枢纽。然而，许多市面上的操作系统书籍往往侧重于对某一特定商业或开源系统（如Linux、Windows）的API调用和文件结构进行详述，这使得读者在掌握了“如何使用”的同时，却对“如何工作”的底层原理感到模糊不清。 《操作系统原理与实践：从汇编到网络协议栈》正是在这种背景下诞生的。本书旨在提供一个全面、深入且不依赖于任何特定商业发行版的操作系统内核结构与工作机制的教学指南。我们致力于构建一个跨越底层硬件接口、进程管理、内存分配到复杂I/O与网络通信的完整知识图谱，使读者能够真正掌握操作系统的心脏跳动规律。 全书内容紧密围绕操作系统的核心功能展开，结构清晰，逻辑严谨，并辅以大量的图示和伪代码（或基于RISC-V/x86汇编语言的原理性示例），确保抽象的概念能够落地为具体的实现逻辑。 --- 第一部分：启动与基础架构——唤醒世界的代码 本部分将读者带入计算机系统启动的神秘旅程，理解操作系统代码是如何从一片空白中获得控制权的。 第一章：从固件到内核：引导过程解析 本章首先回顾计算机的物理启动顺序（BIOS/UEFI的作用），深入探讨引导加载程序（Bootloader）的角色——它如何初始化必要的硬件环境（如中断向量表、基本的内存映射），并将内核映像加载到内存中。我们将详细分析内核入口点（Kernel Entry Point）的代码执行流程，以及第一个用户态进程（init/systemd之前的阶段）是如何被创建的。 第二章：体系结构依赖性与抽象层 操作系统为了实现可移植性，必须在硬件和上层逻辑之间建立清晰的边界。本章重点讨论体系结构相关代码（Architecture-Dependent Code）的隔离，包括中断控制器（如APIC/GIC）的编程模型、特权级别（Rings/Modes）的切换机制，以及如何通过内存管理单元（MMU）实现虚拟内存的物理映射。我们将探讨如何设计一个健壮的硬件抽象层（HAL）。 第三章：中断、异常与系统调用接口 高效的事件处理是操作系统的生命线。本章深入讲解硬件中断（Interrupts）和软件异常（Exceptions）的完整生命周期。分析上下文切换（Context Switching）中保存和恢复寄存器的精确时序。特别地，我们将详细剖析用户态程序如何通过系统调用（Syscall）机制，安全、原子性地请求内核服务，包括系统调用表的查找和参数传递的约定。 --- 第二部分：进程与线程管理——并发的艺术 进程和线程是操作系统实现并发执行的基本单元。本部分聚焦于它们在内核中的生命周期管理和调度优化。 第四章：进程的内核表示与生命周期 我们将详细剖析内核数据结构中“进程控制块”（PCB/Task Struct）的完整构成，包括其所有者信息、状态标志、资源描述符等。通过跟踪一个新进程的创建（如`fork`/`clone`操作）和销毁（`exit`）过程，理解资源回收的复杂性。 第五章：线程模型与用户/内核级线程 本章区分了用户级线程库（User-Level Threads）和内核级线程（Kernel-Level Threads）的优缺点。深入讲解多线程环境下的同步原语（Mutex, Semaphore, Condition Variables）如何在内核层面实现，以及如何避免死锁和竞态条件。 第六章：调度算法的原理与实践 调度器是操作系统的“大脑”。我们将从经典的非抢占式调度（FCFS）开始，逐步过渡到分时系统（Time-Sharing）的关键：抢占式调度。详细解析优先级调度、轮转（Round-Robin）、多级反馈队列（MLFQ）以及公平共享调度（Fair-Share Scheduling）的核心算法和性能权衡。本章将重点讨论如何设计一个高效、低延迟的调度器，以满足不同类型工作负载的需求。 --- 第三部分：内存管理——虚拟化与保护 内存管理是操作系统最复杂也最关键的模块之一，它确保了进程间的隔离性，并高效地利用物理资源。 第七章：虚拟内存基础与分页机制 本章从“地址转换”这一核心概念入手，详细阐述了分页（Paging）机制如何工作，包括页表（Page Table）的层次结构（两级、三级或多级页表）、TLB（Translation Lookaside Buffer）的作用与缓存失效处理。我们将分析操作系统如何维护和管理这些页表结构。 第八章：内核的内存分配策略 内核自身也需要高效地管理内存。本章对比分析了内核中常见的内存分配器，如伙伴系统（Buddy System）在物理内存分配中的应用，以及slab/slub分配器在处理小对象和缓存分配时的优势与实现细节。 第九章：内存保护、交换与映射 探讨内存保护机制（如内存区段的读/写/执行权限控制）。深入分析虚拟内存到物理内存的映射技术，包括文件映射（mmap）的工作原理，以及当物理内存不足时，操作系统如何将不活跃的页面交换（Swapping）到磁盘的操作流程。 --- 第四部分：文件系统与持久化存储 本部分关注数据如何被组织、存储在非易失性介质上，并保证其一致性和可靠性。 第十章：磁盘I/O与块设备管理 介绍磁盘的物理结构、I/O请求的调度（如SSTF、Elevator算法）及其对系统性能的影响。讲解内核如何管理块设备驱动程序和缓冲区缓存（Buffer Cache）来优化对磁盘的访问。 第十一章：通用文件系统结构与元数据 本书不局限于特定文件系统的实现细节，而是深入探讨通用文件系统的核心概念：超级块（Superblock）、i节点（Inode）结构、目录结构以及数据块的分配策略。分析日志（Journaling）机制在保证文件系统一致性中的关键作用。 第十二章：虚拟文件系统（VFS）层 解释虚拟文件系统（VFS）层是如何提供一个统一的接口（如`open`, `read`, `write`）来抽象不同底层文件系统的差异，从而实现对多种文件系统类型的透明支持。 --- 第五部分：网络通信栈——内核中的网络 现代操作系统必须提供强大的网络服务。本部分将操作系统内核中的网络堆栈作为一门独立的子系统进行剖析。 第十三章：网络协议栈的内核实现架构 介绍OSI模型如何在内核中实现。重点分析网络设备驱动程序（NDIS/e1000等）与网络协议层（IP, TCP/UDP）的接口。探讨数据包在内核中从硬件接收到应用程序接收的完整路径。 第十四章：TCP/IP协议族的内核处理 深入TCP/IP协议栈的核心算法：TCP连接的建立（三次握手）、数据传输、拥塞控制（如慢启动、拥塞避免）以及连接的终止。分析内核如何使用套接字（Socket）数据结构来管理连接状态。 第十五章：网络I/O与零拷贝技术 讨论用户空间与内核空间之间数据传输的效率问题。详细介绍零拷贝（Zero-Copy）技术（如`sendfile`）的原理，它如何通过DMA和内核缓冲区绕过不必要的数据复制，显著提升网络性能。 --- 总结：设计哲学与未来趋势 本书的终极目标是培养读者“系统思考”的能力。在最后一部分，我们将超越具体的技术实现，探讨操作系统设计的核心哲学：权衡（Trade-offs）、模块化与可扩展性。我们将简要回顾微内核（Microkernel）与宏内核（Monolithic Kernel）的设计哲学差异，以及在虚拟化（Hypervisors）和安全加固（Capability-based Security）背景下，操作系统内核面临的新挑战与发展方向。 目标读者： 计算机科学、软件工程专业的学生，希望深入理解操作系统底层机制的工程师，以及所有对构建高性能、高可靠性软件系统有浓厚兴趣的开发者。阅读本书，您将不仅了解“某特定系统”的API，更能理解“任何现代操作系统”背后的通用设计原则和工程抉择。

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1.user -> file list -> fd-> file list -> file info (file pos,ref count ...) -> vnode -> (inode,rnode,pnode) 2.use mdb to view kernel vnode、inode 3.vnode cache(DNLC) , lookup path 4.implement a test file system

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sun是家很不错的公司，技术上来说，工程师很优秀开发的系统也非常的不错，更不用说硬件了，sparc鼎鼎大名，他们有一群可以说是世界上最优秀的一群工程师，悲剧的事情是一家科技公司被一家非常商业化老板和董事会只认钱的oracle给买了，oepnsolaris要跪了，sun原来很多开源项目...  

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看了后相当于以solaris为例，把计算机结构又学习了一遍，不错的书，对于应用开发的人来说，虽然直接用处不大，但是了解了内核设计的原理和一些技巧，可以扩展自己的思路。  

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