虚拟设备驱动程序开发起步与进阶 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民邮电出版社

作者:彭礼孝

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:1999-3-1

价格:27.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787115090065

丛书系列:

图书标签:

• 虚拟化
• 驱动开发
• Windows驱动
• Linux驱动
• 设备驱动程序
• 内核编程
• 系统编程
• 调试技巧
• WDM
• KMDF
• UMDF

好的，以下是一份关于“虚拟设备驱动程序开发起步与进阶”的图书简介，内容详实，但避开了该书的实际主题： --- 书名：数据流的艺术：现代系统中的高性能内存管理与优化实践 内容简介 在计算科学的宏大叙事中，数据流的效率始终是衡量系统性能的黄金标准。本书并非聚焦于底层硬件接口或特定操作系统的内核编程，而是深入探讨在现代多核、异构计算架构下，如何精妙地组织、调度和保护数据流，以实现极致的内存访问效率和系统吞吐量。 第一部分：现代内存模型的理论基石 本书的开篇部分，我们首先建立起对现代内存层级结构（从寄存器到持久化内存）的深刻理解。我们摒弃了教科书式的定义，转而从应用层视角解析缓存一致性协议（如MESI、MOESI）在并发编程环境中的实际影响。核心内容包括： 非均匀内存访问（NUMA）架构下的数据布局策略： 探讨如何通过细粒度的内存分配策略，最小化跨节点的内存访问延迟。我们将分析各种内存绑定（Pinning）技术，并展示在超大规模数据集处理中，如何利用NUMA感知调度器来优化工作负载。 虚拟内存与物理内存的映射： 深入剖析地址翻译过程的性能开销，研究TLB（Translation Lookaside Buffer）的饱和点与失效模式。我们介绍了一种创新的“热点页预测模型”，用于指导预取机制的优化，而不是简单地依赖硬件预取器。 内存屏障与顺序性保证： 在弱内存模型（如ARM、RISC-V）下，理解内存屏障的语义至关重要。本章详细对比了不同的内存排序级别（Sequential Consistency, Relaxed Ordering），并提供了一套基于软件实现的、更轻量级的同步原语设计方案，旨在替代昂贵的全局屏障。 第二部分：高效数据结构与无锁并发设计 数据结构的选择和并发控制机制是决定系统性能的两个关键要素。本部分将重点放在如何设计和实现能够在高竞争环境中保持高效的数据组织方式。 高性能并发队列与栈的构建： 我们将系统性地分析M&S（Michael & Scott）算法、RDCSS等经典无锁算法的局限性。随后，本书将重点介绍基于Log-Structured Merge (LSM) 树变体的、针对写密集型负载优化的高吞吐量日志结构，以及如何利用Compare-and-Swap（CAS）操作构建健壮的非阻塞数据结构。 内存池化与对象生命周期管理： 探讨自定义内存分配器（Allocators）的必要性。我们将详细剖析jemalloc、tcmalloc的工作原理，并提供一套针对特定领域（如图形渲染或大规模消息队列）的内存池设计模板，重点关注如何减少碎片化和外部同步开销。 原子操作与内存顺序性： 深入探究C++ `std::atomic` 和底层汇编指令的区别。我们通过一系列性能基准测试，揭示不同编译器优化级别对原子操作性能的影响，并指导读者如何编写可移植且高效的并发代码。 第三部分：I/O子系统与持久化数据的高速通路 现代系统性能瓶颈正越来越多地转移到数据持久化和高速I/O路径上。本部分将视角转向系统与外部存储的交互效率。 零拷贝（Zero-Copy）技术与DMA优化： 详述Sendfile、splice等零拷贝机制的内核实现细节，以及它们如何绕过用户空间，直接在内核缓冲区和网络协议栈之间传输数据。重点分析DMA（Direct Memory Access）操作的正确同步机制，确保数据一致性。 异步I/O模型（AIO/io_uring）的深度解析： 本章将io_uring作为现代Linux I/O模型的核心进行剖析。我们将展示如何利用Submission Queue (SQ) 和 Completion Queue (CQ) 的环形缓冲区设计，实现极低延迟的异步操作提交与完成。书中包含了大量实战代码，用于构建高并发的文件服务器和数据库存储引擎。 持久化内存（PMem）的编程模型： 探讨PMem带来的机遇与挑战。我们详细讲解了DAX（Direct Access）模型，以及如何使用非易失性内存编程（NVML）库进行数据结构持久化，关注崩溃一致性（Crash Consistency）和持久性语义的保证。 第四部分：性能分析与系统级调优 理论的实现必须经过严格的测量与验证。本书的最后一部分聚焦于工具和方法论，帮助开发者识别并解决实际系统中的性能瓶颈。 采样与追踪技术在内存访问分析中的应用： 介绍Perf、DTrace等工具如何用于捕获内存访问的事件，特别是缓存未命中（Cache Misses）和TLB Misses的频率。我们将教授如何解读这些原始数据，从而定位代码中的“热点”内存区域。 微基准测试（Microbenchmarking）的设计哲学： 强调设计公正、可重复的基准测试的重要性。本书提供了一套构建隔离测试环境的脚本和方法，用于精确测量单个函数或数据结构操作的延迟和抖动（Jitter）。 系统调用开销的量化分析： 对比`read/write`、`pread/pwrite`和异步API的系统调用开销差异。通过内核源码级别的跟踪，揭示上下文切换和用户/内核态转换的实际成本，为架构设计提供量化依据。 本书面向拥有一定C/C++编程基础，希望深入理解和优化现代操作系统及高性能计算系统中数据流效率的软件工程师、系统架构师及高级研究人员。它旨在提供一套完整的、基于实践的知识体系，用以驾驭复杂内存层级，设计出真正高效的数据密集型应用。 ---

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