UNIX系统编程

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出版者:电子工业出版社
作者:Keith Haviland
出品人:
页数:268
译者:舒明
出版时间:2003-1-1
价格:24.0
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787505376441
丛书系列:
图书标签:
  • UNIX
  • linux
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  • 进程管理
  • 文件系统
  • 系统调用
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  • 开发实践
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具体描述

本书以清晰而层次分明的方式,给出了UNIX平台下C语言的编程方法和技巧,主要针对当前日趋流行的面向分布环境的IT解决方案。本书反映了UNIX操作系统的标准和本质,重点讲解了操作系统内核(UNIX中真正的操作系统部分)、运行于UNIX环境系统中程序之间的系统调用接口以及UNIX系统所带的一些重要的库函数。本书通过对系统调用和库函数的剖析,使读者亲身实践UNIX下的编程过程,并且对UNIX系统内核有更进一步的了解。

《深入理解 Linux 内核:驱动与进程调度》 这本书将带您踏上一次深入探索 Linux 内核奥秘的旅程。如果您曾对操作系统如何管理硬件、如何让成千上万个程序流畅运行感到好奇,那么这本书将是您理想的向导。我们不会止步于表面的命令和应用程序,而是将目光投向内核最核心的部分:驱动程序开发和进程调度机制。 驱动程序开发:硬件与软件的桥梁 在现代计算环境中,硬件无处不在,而驱动程序正是操作系统与这些硬件之间必不可少的沟通桥梁。本书将从最基础的概念讲起,逐步引导您理解驱动程序在 Linux 系统中的架构、工作原理以及开发流程。 模块化设计与加载: 学习如何编写可加载内核模块(LKM),这是驱动程序开发中最灵活的方式。您将了解模块的生命周期、符号导出以及如何安全地加载和卸载它们,从而实现在不重新编译整个内核的情况下为系统添加新功能。 硬件抽象层 (HAL): 探索 Linux 内核如何通过一系列抽象层来屏蔽不同硬件的差异。我们将详细讲解平台设备模型、总线类型(如 PCI、USB、I2C)以及设备树(Device Tree)在嵌入式系统中的重要性,帮助您理解如何为特定的硬件平台编写适配性强的驱动。 中断处理: 中断是硬件通知 CPU 有事件发生的主要机制。本书将深入剖析中断的整个生命周期,包括中断控制器、中断服务例程(ISR)的编写、中断共享以及软中断(Bottom Half)的使用,确保您的驱动能够高效、可靠地响应硬件事件。 内存管理与 DMA: 驱动程序需要与物理内存打交道,并经常利用直接内存访问(DMA)来提高数据传输效率。您将学习如何申请和映射内核内存、如何使用 DMA 缓冲区以及相关的同步机制,以避免数据竞争和确保内存访问的安全性。 用户空间接口: 驱动程序最终需要与用户空间的应用程序进行交互。本书将详细讲解字符设备、块设备和网络设备的驱动模型,以及如何使用 `ioctl`、`read`/`write` 等系统调用提供用户空间接口,让您的驱动程序能够被应用程序方便地调用。 调试技巧: 驱动程序开发往往伴随着挑战。我们将分享丰富的调试技巧,包括使用 `printk`、`/proc` 和 `/sys` 文件系统、内核调试器(如 KGDB)以及常见的陷阱和预防措施。 进程调度:公平与效率的艺术 CPU 是系统的宝贵资源,而进程调度器则是决定哪个进程何时获得 CPU 时间的关键。本书将深入剖析 Linux 内核强大的进程调度机制,揭示其背后的设计哲学和实现细节。 调度器概述与历史演进: 从经典的 O(1) 调度器到 CFS(Completely Fair Scheduler),我们将追溯 Linux 调度器的发展历程,理解不同调度器在性能、公平性和可伸缩性方面所做的权衡。 CFS 详解: CFS 是当前 Linux 内核的主力调度器。您将深入理解 CFS 的核心概念,如虚拟运行时间(vruntime)、权重(weight)、调度实体(sched_entity)以及红黑树(red-black tree)如何被用于高效地维护就绪进程队列。 调度策略与类: Linux 内核支持多种调度策略,如 FIFO、RR(Round Robin)和 Deadline 调度,以及针对实时进程的 SCHED_FIFO 和 SCHED_RR。本书将详细讲解这些策略的工作方式以及它们的应用场景。 CPU 亲和性与负载均衡: 为了优化性能,进程通常会被绑定到特定的 CPU 核上(CPU 亲和性)。同时,多核系统需要有效的负载均衡机制来防止某些 CPU 过载而另一些空闲。我们将探讨这些机制的实现原理。 线程调度: 现代操作系统普遍采用轻量级进程(LWP),也称为线程。本书将解释 Linux 内核是如何管理线程的,以及用户空间线程库(如 NPTL)与内核线程之间的关系。 唤醒与睡眠: 当进程等待某个事件发生时,它会进入睡眠状态。当事件到来时,它会被唤醒。我们将详细分析进程的睡眠和唤醒机制,以及它们如何与调度器协同工作,包括使用等待队列(wait queue)和信号量(semaphore)。 性能分析与调优: 了解如何使用 `perf` 工具、`/proc/schedstat` 等系统信息来分析进程的调度行为,找出性能瓶颈,并学习如何通过调整内核参数或选择合适的调度策略来优化系统性能。 通过对驱动程序开发和进程调度机制的深入学习,您将能够更好地理解 Linux 操作系统的内部运作,掌握编写高效、健壮的系统级软件所需的关键技能。无论您是希望深入了解硬件交互的嵌入式开发者,还是致力于优化系统性能的系统工程师,抑或是对操作系统原理充满好奇的计算机科学爱好者,本书都将为您提供宝贵的知识和实践经验。

作者简介

目录信息

第1章 基本概念和术语
第2章 文件
第3章 文件与上下文环境
第4章 目录、文件系统和特殊文件
第5章 进程
第6章 信号和信号处理
第7章 使用管道进行进程间通信
第8章 高级进程间通信
第9章 终端
第10章 套接字
第11章 标准I/O库
第12章 其他系统调用和库函数
附录A errno错误代码和相关信息
附录B 主要标准
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这部《UNIX系统编程》是一次令人惊叹的学习之旅,它将我从一个对系统底层的模糊认识,带到了一个清晰而深入的理解。书中对于进程和线程管理的讲解,远非简单的API罗列,而是深入到它们在内核中的实现机制。比如,对fork()调用后进程复制的详细描述,以及线程在内核中的表示,都让我对“进程”和“线程”这两个概念有了更本质的认识。我特别喜欢书中关于内存管理的章节,它不仅仅是讲解虚拟内存的概念,更是将内存分页、段式管理、以及页面置换算法等抽象的概念,通过清晰的图示和简洁的逻辑,变得易于理解。这对于我编写更有效率的程序,避免内存泄漏和资源浪费,提供了重要的指导。书中对于信号处理的讲解也让我印象深刻,理解信号的产生、传递和处理机制,以及如何利用信号来协调进程或响应异步事件,是我以前从未深入接触过的领域,这本书让我恍然大悟。此外,书中对于网络编程的阐述,特别是socket API的使用,从TCP的连接建立到UDP的无连接传输,再到各种socket选项的设置,都进行了详细的讲解,并且提供了大量的实例代码,让我能够快速上手编写网络应用。这本书的案例代码质量非常高,它们不仅能够正确运行,而且结构清晰,注释详尽,这对于学习者而言是极其宝贵的财富。

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《UNIX系统编程》这本书,可以说是我在系统编程领域学习的“圣经”。它以一种非常系统化和深入的方式,为我揭示了UNIX操作系统内部运作的奥秘。书中对于进程和线程管理的讲解,远超我的预期。作者不仅仅是罗列API,而是深入到它们在内核中的实现细节,例如进程的PCB(Process Control Block)结构,以及线程在内核中的表示,都让我对这些概念有了更本质的理解。我特别欣赏书中关于内存管理的章节,它将虚拟内存、页面置换算法、内存映射等抽象概念,通过清晰的图示和严谨的论述,变得易于理解。这对于我编写更有效率的程序,避免内存泄漏和资源浪费,提供了重要的指导。书中关于文件I/O的讲解也极其透彻,它不仅涵盖了基本的read/write操作,还深入探讨了文件描述符、缓冲区、文件锁以及各种文件操作的性能优化技巧,这为我日后编写高性能的文件处理程序打下了坚实的基础。此外,书中关于信号处理的讲解也让我印象深刻,理解信号的产生、传递和处理机制,以及如何利用信号来协调进程或响应异步事件,是我以前从未深入接触过的领域,这本书让我恍然大悟。本书的案例代码质量非常高,它们逻辑清晰,注释详尽,并且都是可以直接运行的,这让我能够边学边练,将理论知识转化为实际能力。

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翻开《UNIX系统编程》,我仿佛进入了一个全新的世界,一个由进程、线程、信号和文件组成的精密机器。这本书的深度和广度是我之前接触过的任何一本系统编程书籍都无法比拟的。它不仅仅是教你如何使用系统调用,更是让你理解这些调用背后所代表的含义以及它们是如何协同工作的。例如,在讲解进程创建时,书中详细介绍了fork()、exec()族的函数,并生动地比喻了fork()的“写时复制”机制,这让我立刻理解了为什么fork()如此高效。此外,书中对于内存管理的讲解也极其透彻,从虚拟内存到页面置换算法,都用清晰的图示和严谨的论述来解释。这对于理解程序如何在内存中运行,以及如何优化内存使用至关重要。我很喜欢书中对网络编程的介绍,特别是socket API的使用,从TCP到UDP,再到更底层的IP层,这本书都进行了细致的讲解。它不仅提供了基本的客户端/服务器模型,还深入探讨了诸如阻塞I/O、非阻塞I/O以及异步I/O等高级概念,这对于我日后开发网络应用非常有帮助。书中关于信号处理的章节也让我受益匪浅,理解信号是如何在进程间传递以及如何响应信号,对于编写能够优雅处理异常情况的程序至关重要。这本书的案例代码质量非常高,逻辑清晰,注释详尽,并且都经过了实际验证,这让我能够快速地将学到的知识应用到实践中。

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我一直对操作系统底层运作的原理充满好奇,而《UNIX系统编程》这本书,就像一扇大门,为我打开了通往UNIX系统核心世界的大门。作者以其深厚的功底和清晰的逻辑,将许多原本晦涩难懂的概念,以一种引人入胜的方式呈现出来。书中关于进程管理的部分,让我对进程的生命周期、状态转换以及它们在内存中的表示有了全新的认识。特别是对fork()函数的详细讲解,以及写时复制(copy-on-write)机制的阐述,让我深刻理解了UNIX进程创建的高效性。同时,书中对于线程模型的深入分析,包括线程的创建、同步、调度以及进程与线程之间的区别与联系,都让我受益匪浅。我非常喜欢书中关于文件I/O的章节,它不仅仅是讲解read()和write()这些基础函数,更是深入到文件系统的内部结构,如inode、目录项,以及文件缓存机制,这为我编写高效的文件处理程序提供了重要的理论基础。此外,书中对信号处理的讲解也让我印象深刻,理解信号的产生、传递和处理方式,对于编写能够优雅处理各种异常情况的程序至关重要。本书的案例代码质量非常高,它们逻辑清晰,注释详尽,并且都是可以直接运行的,这让我能够边学边练,将理论知识转化为实际能力。

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《UNIX系统编程》这本书,可以说是我踏入系统编程领域最重要的一块基石。在接触这本书之前,我对UNIX系统的理解仅仅停留在表面,知道一些基本的命令和文件操作。然而,这本书彻底改变了我的认知。作者以一种非常严谨和深入的方式,将UNIX系统的核心概念,如进程管理、内存模型、文件I/O、信号处理以及进程间通信(IPC)等,进行了系统性的梳理和讲解。我印象最深刻的是关于进程和线程的部分,书中不仅详细介绍了fork()、exec()族等系统调用,还深入剖析了它们背后的工作原理,例如写时复制(copy-on-write)机制,这让我对进程的创建效率有了更直观的理解。同时,书中对线程模型的讲解,包括线程的创建、同步机制(如互斥锁、条件变量、信号量)以及线程间通信,都非常到位。这对于我编写并发程序,处理多线程环境下的各种问题,提供了非常重要的指导。书中的案例代码质量极高,每一个例子都经过精心设计,逻辑清晰,注释详尽,并且能够直接运行,让我能够边学边练,快速掌握相关的知识。此外,书中对于文件系统的讲解也让我受益匪浅,它不仅介绍了文件I/O的基本操作,还深入探讨了文件描述符、缓冲区、以及各种文件操作的性能优化技巧。

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这本《UNIX系统编程》确实让我大开眼界,远超我最初对系统编程的理解。在阅读之前,我以为它只是一本枯燥的技术手册,罗列着各种系统调用和API。然而,这本书以一种非常引人入胜的方式,将UNIX操作系统底层运作的逻辑娓娓道来。作者并非简单地堆砌代码,而是深入剖析了进程管理、内存分配、文件I/O、信号处理以及进程间通信(IPC)等核心概念背后的原理。尤其让我印象深刻的是,书中对于线程模型的阐述,从创建、同步到调度,都进行了细致的讲解,并且通过大量的实例代码,让我能够亲手实践,理解这些抽象的概念。更重要的是,这本书不仅仅是讲解“是什么”,更是深入探讨了“为什么”。比如,它解释了为什么UNIX采用管道(pipe)这种机制,以及它的优缺点,这有助于我理解更高级的系统设计。每一次读到关于文件系统那一章,我都会惊叹于UNIX文件系统的简洁和强大,它将一切皆文件(everything is a file)的哲学贯彻得淋漓尽致,并且通过inode、目录结构等讲解,让我明白了文件在磁盘上是如何存储和组织的,这为我后续编写更高效的文件处理程序打下了坚实的基础。而且,书中对于并发编程的讨论,如mutex、semaphore、condition variables等,也让我对如何编写健壮的多线程程序有了更深刻的认识,避免了许多常见的并发陷阱。书中的语言流畅,行文间带着一种对技术的严谨和热爱,这种氛围也深深感染了我,让我愿意投入更多的时间去钻研。

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这部《UNIX系统编程》不仅仅是一本技术书籍,更像是一位经验丰富的导师,循循善诱地引导我深入理解UNIX系统的精髓。在我开始阅读之前,我对系统编程的理解仅限于一些基本的命令行操作,但这本书彻底改变了我的认知。作者以一种非常系统化的方式,将进程管理、内存模型、文件I/O、信号处理以及进程间通信(IPC)等核心概念,进行了层层剖析,抽丝剥茧,直至本质。我尤其欣赏书中关于进程间通信(IPC)的详细阐述,它不仅讲解了管道(pipe)、消息队列、共享内存等常见的IPC方式,还深入分析了它们各自的特点、适用场景以及性能差异,这让我能够根据具体需求选择最合适的通信方式。书中对线程模型的讨论也极为精辟,从线程的创建、同步(如互斥锁、条件变量)到线程的调度策略,都进行了深入浅出的讲解,并通过丰富的示例代码,让我能够亲手实践,深刻理解多线程编程中的各种挑战和解决方案。例如,书中对于死锁的分析和避免策略,就给了我极大的启发。此外,书中关于文件I/O的讲解也让我受益匪浅,它不仅介绍了文件I/O的基本操作,还深入探讨了文件描述符、缓冲区、以及各种文件操作的性能优化技巧。

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《UNIX系统编程》这本书,绝对是我学习操作系统过程中最宝贵的一笔财富。它以一种非常全面且深入的方式,为我展示了UNIX操作系统的内部运作机制。书中关于进程和线程管理的讲解,不仅仅是API的使用,更是深入到它们在内核中的实现细节。例如,对fork()调用后进程复制的详细描述,以及线程在内核中的表示,都让我对“进程”和“线程”这两个概念有了更本质的认识。我特别喜欢书中关于内存管理的章节,它不仅仅是讲解虚拟内存的概念,更是将内存分页、段式管理、以及页面置换算法等抽象的概念,通过清晰的图示和简洁的逻辑,变得易于理解。这对于我编写更有效率的程序,避免内存泄漏和资源浪费,提供了重要的指导。书中关于网络编程的阐述,特别是socket API的使用,从TCP的连接建立到UDP的无连接传输,再到各种socket选项的设置,都进行了详细的讲解,并且提供了大量的实例代码,让我能够快速上手编写网络应用。这本书的案例代码质量非常高,它们逻辑清晰,注释详尽,并且都是可以直接运行的,这让我能够边学边练,将理论知识转化为实际能力。

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《UNIX系统编程》这本书,对我而言,更像是一位经验丰富的向导,带领我深入探索UNIX操作系统的内在运作机制。在我开始阅读之前,对系统编程的认知仅限于一些零散的API调用,但这本书彻底颠覆了我的看法。作者以一种非常系统化的方式,将进程管理、内存调度、文件系统交互、信号机制以及进程间通信等核心概念层层剖析,抽丝剥茧,直至本质。我尤其欣赏书中关于进程间通信(IPC)的详细阐述,它不仅讲解了管道(pipe)、消息队列、共享内存等常见的IPC方式,还深入分析了它们各自的特点、适用场景以及性能差异,这让我能够根据具体需求选择最合适的通信方式。书中对线程模型的讨论也极为精辟,从线程的创建、同步(如互斥锁、条件变量)到线程的调度策略,都进行了深入浅出的讲解,并通过丰富的示例代码,让我能够亲手实践,深刻理解多线程编程中的各种挑战和解决方案。例如,书中对于死锁的分析和避免策略,就给了我极大的启发。此外,书中关于文件I/O的讲解也非常细致,它不仅涵盖了基本的read/write操作,还深入探讨了缓冲I/O、直接I/O以及文件锁等概念,这对于理解和优化文件操作的性能至关重要。这本书的阅读体验非常流畅,作者的语言风格严谨而又不失趣味,让人在学习知识的同时,也能感受到对技术的热情。

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我一直对系统底层的运作原理感到好奇,而《UNIX系统编程》这本书,就如同我的“黑匣子”解析器,将UNIX操作系统的核心机制一一呈现。作者以一种极其系统化的方式,将进程管理、内存模型、文件I/O、信号处理以及进程间通信(IPC)等概念,进行了深入浅出的讲解。我特别被书中对进程创建机制的阐述所吸引,fork()函数的威力,以及其背后的写时复制(copy-on-write)技术,都让我对进程的创建和资源分配有了更深刻的理解。同时,书中对线程模型的深入分析,包括线程的同步、调度以及进程与线程的差异,为我编写健壮的多线程程序提供了坚实的理论基础。我非常欣赏书中关于文件I/O的章节,它不仅仅停留在read/write这些基本操作,更是深入到了文件系统的内部结构,如inode、目录项,以及文件缓存机制,这为我理解和优化文件操作的性能提供了重要的指导。此外,书中对信号处理的讲解也让我印象深刻,理解信号的产生、传递和处理方式,以及如何利用信号来协调进程或响应异步事件,是我以前从未深入接触过的领域,这本书让我恍然大悟。本书的案例代码质量极高,它们逻辑清晰,注释详尽,并且能够直接运行,极大地帮助我巩固了所学知识。

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适合初学,比较薄

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