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FreeBSD操作系统设计与实现，ISBN：9787115136855，作者：（美）（Marshall, K.M.）著
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目录信息
第1章 BSD系统的历史和目标
1.1 UNIX系统的历史
1.1.1 UNIX系统的起源
1.1.2 Research小组的UNIX系统
1.1.3 AT&T UNIX System III和System V
1.1.4 伯克利软件发布(BSD)
1.1.5 UNIX无处不在
1.2 BSD和其他系统
1.3 BSD向开放源代码的转变
1.3.1 Networking Release 2
1.3.2 法律诉讼
1.3.3 4.4BSD
1.3.4 4.4BSD-Lite Release 2
1.4 FreeBSD的开发模式
1.5 参考文献
第2章 FreeBSD设计概述
2.1 FreeBSD的功能和内核
2.2 内核结构
2.3 内核服务
2.4 进程管理
2.4.1 信号
2.4.2 进程组和会话
2.5 内存管理
2.5.1 BSD内存管理设计要点
2.5.2 内核中的内存管理
2.6 I/O系统
2.6.1 描述符与I/O
2.6.2 描述符管理
2.6.3 设备
2.6.4 套接口IPC
2.6.5 分散/聚集I/O
2.6.6 多文件系统支持
2.7 设备
2.8 文件系统
2.9 网络文件系统
2.10 终端
2.11 进程间通信
2.12 网络通信
2.13 网络实现
2.14 系统运行
2.15 复习题
2.16 参考文献
第3章 内核服务
3.1 内核结构
3.1.1 系统进程
3.1.2 系统入口
3.1.3 运行时刻的内核结构
3.1.4 内核的入口
3.1.5 从内核返回
3.2 系统调用
3.2.1 调用结果的处理
3.2.2 从系统调用返回
3.3 陷阱和中断
3.3.1 陷阱
3.3.2 I/O设备中断
3.3.3 软件中断
3.4 时钟中断
3.4.1 统计和进程调度
3.4.2 超时
3.5 内存管理服务
3.6 时间服务
3.6.1 真实时间
3.6.2 外部表示
3.6.3 调整时间
3.6.4 时间间隔
3.7 用户、用户组和其他身份标识
3.7.1 主机标识符
3.7.2 进程组和会话
3.8 资源服务
3.8.1 进程优先级
3.8.2 资源利用
3.8.3 资源限制
3.8.4 文件系统配额
3.9 系统运行服务
3.10 复习题
3.11 参考文献
第二部分 进程
第4章 进程管理
4.1 进程管理概述
4.1.1 多程序机制
4.1.2 调度
4.2 进程状态
4.2.1 进程结构
4.2.2 线程结构
4.3 上下文切换
4.3.1 线程状态
4.3.2 底层上下文切换
4.3.3 主动上下文切换
4.3.4 同步
4.3.5 互斥同步
4.3.6 锁管理器的锁
4.3.7 其他同步
4.4 线程调度
4.4.1 4.4BSD的调度程序
4.4.2 线程调度
4.4.3 线程优先级的计算
4.4.4 线程优先级例程
4.4.5 线程运行队列和上下文切换
4.4.6 ULE调度程序
4.5 创建进程
4.6 终止进程
4.7 信号
4.7.1 信号的历史
4.7.2 发送信号
4.7.3 接收信号
4.8 进程组和会话
4.8.1 会话
4.8.2 作业控制
4.9 监管环境
4.9.1 监管环境的语义
4.9.2 监管环境的实现
4.9.3 监管环境的限制
4.10 进程的调试
4.11 复习题
4.12 参考文献
第5章 存储管理
5.1 术语
5.1.1 进程与内存
5.1.2 调页机制
5.1.3 替换算法
5.1.4 工作集模型
5.1.5 交换机制
5.1.6 虚拟内存的优点
5.1.7 虚拟内存的硬件要求
5.2 FreeBSD虚拟内存系统概述
5.3 内核的存储管理
5.3.1 内核映射和子映射
5.3.2 内核地址空间的分配
5.3.3 内核的存储分配程序
5.3.4 内核的区域存储分配程序
5.4 进程独立拥有的资源
5.4.1 FreeBSD的进程虚拟地址空间
5.4.2 缺页处理
5.4.3 映射到对象
5.4.4 对象
5.4.5 对象到页面
5.5 共享存储
5.5.1 mmap模型
5.5.2 共享映射
5.5.3 私有映射
5.5.4 压缩影子链
5.5.5 私有快照
5.6 创建新进程
5.6.1 保留内核资源
5.6.2 复制用户地址空间
5.6.3 不通过复制创建新进程
5.7 执行一个文件
5.8 进程地址空间的操作
5.8.1 改变进程大小
5.8.2 文件映射
5.8.3 改变保护权限
5.9 终止进程
5.10 调页器接口
5.10.1 vnode调页器
5.10.2 设备调页器
5.10.3 物理内存调页器
5.10.4 交换调页器
5.11 调页机制
5.11.1 硬件高速缓存的设计
5.11.2 页面填色
5.12 页面替换
5.12.1 调页参数
5.12.2 pageout守护进程
5.12.3 交换机制
5.12.4 换入进程
5.13 可移植性
5.13.1 pmap模块的作用
5.13.2 初始化和启动
5.13.3 分配和释放映射
5.13.4 改变映射的访问和固定属性
5.13.5 管理页表的使用信息
5.13.6 初始化物理页面
5.13.7 管理内部数据结构
5.14 复习题
5.15 参考文献
第三部分 I/O系统
第6章 I/O系统概述
6.1 从用户到设备的I/O映射
6.1.1 设备驱动程序
6.1.2 I/O队列
6.1.3 中断处理
6.2 字符设备
6.2.1 原始设备和物理I/O
6.2.2 面向字符的设备
6.2.3 字符设备驱动程序的入口点
6.3 磁盘设备
6.3.1 块设备驱动程序的入口点
6.3.2 磁盘I/O请求的排序
6.3.3 磁盘标签
6.4 描述符的管理和服务
6.4.1 打开文件项
6.4.2 管理描述符
6.4.3 异步I/O
6.4.4 文件描述符的上锁机制
6.4.5 描述符上的多路I/O操作
6.4.6 select调用的实现
6.4.7 数据在内核中的转移
6.5 虚拟文件系统的接口
6.5.1 vnode的内容
6.5.2 对vnode的操作
6.5.3 路径名转换
6.5.4 文件系统的导出服务
6.6 与文件系统无关的服务
6.6.1 名字缓存
6.6.2 缓冲区管理
6.6.3 缓冲区管理的实现
6.7 可叠加的文件系统
6.7.1 简单的文件系统层
6.7.2 联合安装的文件系统
6.7.3 其他文件系统
6.8 复习题
6.9 参考文献
第7章 设备
7.1 设备概述
7.1.1 PC的I/O体系结构
7.1.2 FreeBSD海量存储I/O子系统的结构
7.1.3 设备的命名和访问
7.2 GEOM层
7.2.1 术语和拓扑规则
7.2.2 改变拓扑
7.2.3 运行
7.2.4 拓扑的灵活性
7.3 CAM层
7.3.1 SCSI子系统
7.3.2 I/O请求通过CAM子系统的路径
7.4 ATA层
7.5 配置设备
7.5.1 识别设备
7.5.2 自动配置数据结构
7.5.3 资源管理
7.6 复习题
7.7 参考文献
第8章 本地文件系统
8.1 文件系统的分层管理
8.2 inode的结构
8.2.1 inode格式的变化
8.2.2 扩展属性
8.2.3 文件系统的新功能
8.2.4 文件标志
8.2.5 动态的inode
8.2.6 管理inode
8.3 命名
8.3.1 目录
8.3.2 在目录中查找名字
8.3.3 路径名转换
8.3.4 链接
8.4 配额
8.5 文件上锁
8.6 软更新
8.6.1 文件系统中的更新依赖
8.6.2 依赖关系的数据结构
8.6.3 跟踪位映射表的依赖关系
8.6.4 跟踪inode的依赖关系
8.6.5 跟踪直接块的依赖关系
8.6.6 跟踪间接块的依赖关系
8.6.7 跟踪新间接块的依赖关系
8.6.8 跟踪新目录项的依赖关系
8.6.9 跟踪新目录的依赖关系
8.6.10 跟踪删除目录项时的依赖关系
8.6.11 截短文件
8.6.12 回收文件和目录的inode节点
8.6.13 跟踪目录项重命名时的依赖关系
8.6.14 跟踪删除文件时的依赖关系
8.6.15 fsync对软更新的要求
8.6.16 删除文件时对软更新的要求
8.6.17 fsck对软更新的要求
8.6.18 软更新的性能
8.7 文件系统的快照
8.7.1 创建文件系统快照
8.7.2 维护文件系统快照
8.7.3 大型文件系统的快照
8.7.4 快照性能
8.7.5 后台fsck
8.7.6 用户可见的快照
8.7.7 动态的转储
8.8 本地文件库
8.8.1 文件库概述
8.8.2 用户的文件I/O
8.9 伯克利快速文件系统
8.9.1 伯克利快速文件系统的组成
8.9.2 引导块
8.9.3 优化存储空间利用率
8.9.4 读写文件
8.9.5 布局策略
8.9.6 分配机制
8.9.7 将块组成簇
8.9.8 基于扩展的分配
8.10 复习题
8.11 参考文献
第9章 网络文件系统
9.1 历史和概述
9.2 NFS的结构和操作
9.2.1 NFS协议
9.2.2 FreeBSD的NFS实现
9.2.3 客户机/服务器的交互操作
9.2.4 RPC的传输问题
9.2.5 安全问题
9.3 提高性能的技术
9.3.1 租约
9.3.2 崩溃恢复
9.4 复习题
9.5 参考文献
第10章 终端处理
10.1 终端处理模式
10.2 行规程
10.3 用户接口
10.4 tty结构
10.5 进程组、会话和终端控制
10.6 C-list
10.7 RS-232和调制解调器控制
10.8 终端操作
10.8.1 打开终端
10.8.2 输出到行规程
10.8.3 终端的输出
10.8.4 终端的输入
10.8.5 ioctl例程
10.8.6 调制解调器转换
10.8.7 关闭终端设备
10.9 其他行规程
10.10 复习题
10.11 参考文献
第四部分 进程间通信
第11章 进程间通信
11.1 进程间通信的模型
11.2 实现的结构和概述
11.3 内存管理
11.3.1 mbuf
11.3.2 存储管理算法
11.3.3 mbuf工具例程
11.4 数据结构
11.4.1 通信域
11.4.2 套接口
11.4.3 套接口地址
11.4.4 锁
11.5 建立连接
11.6 传送数据
11.6.1 发送数据
11.6.2 接收数据
11.7 关闭套接口
11.8 本地进程间通信
11.8.1 信号量
11.8.2 消息队列
11.8.3 共享内存
11.9 复习题
11.10 参考文献
第12章 网络通信
12.1 内部结构
12.1.1 数据流
12.1.2 通信协议
12.1.3 网络接口
12.2 套接口到协议的接口
12.2.1 协议的用户请求例程
12.2.2 协议的控制输出例程
12.3 协议到协议的接口
12.3.1 pr_output
12.3.2 pr_input
12.3.3 pr_ctlinput
12.4 协议和网络的接口
12.4.1 发送数据包
12.4.2 接收数据包
12.5 路由选择
12.5.1 内核路由选择表
12.5.2 路由选择查找
12.5.3 路由选择重定向
12.5.4 路由选择表接口
12.5.5 用户级的路由选择策略
12.5.6 用户级路由选择接口：路由选择套接口
12.6 缓冲和拥塞控制
12.6.1 协议缓冲策略
12.6.2 队列限制
12.7 原始套接口
12.7.1 控制块
12.7.2 输入处理
12.7.3 输出处理
12.8 网络子系统的其他主题
12.8.1 带外数据
12.8.2 地址解析协议
12.9 复习题
12.10 参考文献
第13章 网络协议
13.1 IPv4网络协议
13.1.1 IPv4地址
13.1.2 广播地址
13.1.3 组播
13.1.4 端口与关联
13.1.5 协议控制块
13.2 UDP协议
13.2.1 初始化
13.2.2 输出
13.2.3 输入
13.2.4 控制操作
13.3 Internet协议(IP)
13.3.1 输出
13.3.2 输入
13.3.3 转发
13.4 TCP协议
13.4.1 TCP连接状态
13.4.2 序号变量
13.5 TCP算法
13.5.1 定时器
13.5.2 往返时间的估计
13.5.3 建立连接
13.5.4 SYN缓存
13.5.5 关闭连接
13.6 TCP输入处理
13.7 TCP输出处理
13.7.1 发送数据
13.7.2 避免糊涂窗口综合症
13.7.3 避免小数据包
13.7.4 确认延迟和窗口更新
13.7.5 重发状态
13.7.6 慢启动
13.7.7 源拥塞的处理
13.7.8 缓冲与窗口大小分配
13.7.9 使用慢启动避免拥塞
13.7.10 快速重发
13.8 ICMP协议
13.9 IPv6
13.9.1 IPv6地址
13.9.2 IPv6数据包格式
13.9.3 套接口API的调整
13.9.4 自动配置
13.10 安全
13.10.1 IPSec概述
13.10.2 安全协议
13.10.3 密钥管理
13.10.4 IPSec实现
13.10.5 密码子系统
13.11 复习题
13.12 参考文献
第五部分 系统运行
第14章 启动和关机
14.1 概述
14.2 引导
14.3 初始化内核
14.4 初始化内核模块
14.4.1 基本服务
14.4.2 初始化内核线程
14.4.3 初始化设备模块
14.4.4 内核的可加载模块
14.4.5 启动进程间通信
14.4.6 启动内核线程
14.5 用户级初始化
14.5.1 /sbin/init
14.5.2 系统的启动脚本
14.5.3 /usr/libexec/getty
14.5.4 /usr/bin/login
14.6 系统运行
14.6.1 内核的配置
14.6.2 系统关机与自动重启
14.6.3 系统调试
14.6.4 同内核传递信息
14.7 复习题
14.8 参考文献
术语表
· · · · · · (收起)
读后感
这本书有中文版，但是不推荐，翻译质量不好。 这本书没有讲具体的代码，而是分析了4.4 BSD内核的各个子系统的结构，因此对于初学OS的同学不太合适。但是对于已经理解基本概念的同学来说，这本书非常值得一看，仅凭虚拟内存(VM)首先在BSD上实现就不能错过本书。
评分这本书有中文版，但是不推荐，翻译质量不好。 这本书没有讲具体的代码，而是分析了4.4 BSD内核的各个子系统的结构，因此对于初学OS的同学不太合适。但是对于已经理解基本概念的同学来说，这本书非常值得一看，仅凭虚拟内存(VM)首先在BSD上实现就不能错过本书。
评分BSD三兄弟中，FREEBSD是当之无愧的老大。这玩意只有搞操作系统的哥们看看。咱也是从linux正营策反过来的，鼓捣这玩意比linux有意思的多。（个人喜好而已，口下留情，不想打OS的口水仗）而在天朝BSD类的书奇缺，能看到这本已是万幸！大三那年 ，上操作系统的课，好好把书看了一...
评分我认为这本书的优点是： 1.很多地方解释了一些功能为什么要这样设计。 2.思路比较清晰 觉得结合《unix环境高级编程》和linux内核的一本书，参照着看，按照专题互相揣摩，既有理论层面的了解又有编程实践和内核对比（Freebsd 和linux），我想收获会大一些吧。 ps：14年9月好像...
评分the same book like as The Design and Implementation of the FreeBSD Operating System!
用户评价
这本书最让我印象深刻的一点，是它对“稳定性和可扩展性”这两个永恒命题的处理方式。作者似乎是以一种近乎“保守”的姿态来探讨这些设计选择，强调的往往是长期的健康运行而非短期的性能峰值。在描述诸如设备驱动模型或I/O子系统设计时，那种对边缘情况和异常处理的细致考量，让人感到无比踏实。它不只是告诉你“应该怎么做”，更重要的是，它会用大量的篇幅去解释“为什么不能那样做”，详细阐述了历史上的哪些失败案例导致了现在主流设计范式的确立。这种基于历史教训的论证方式，极大地增强了读者对当前系统架构的信心和理解深度。它不是在推销一个“新潮”的设计，而是在阐述一个经过时间考验的、久经沙场的杰出工程作品的内部构造。读完后，你会对操作系统的“韧性”产生一种由衷的敬畏，理解到每一个看似简单的API背后，都凝聚了无数次崩溃与修复的智慧结晶。
评分这本书的阅读体验可以说是“高密度信息灌注，但毫不令人疲惫”。它的文字组织方式非常注重效率和精确性，很少使用浮夸的形容词或无谓的修饰，直击核心。我发现自己不得不放慢阅读速度，很多段落需要反复咀嚼才能完全吸收其内涵。举个例子，关于并发控制和锁机制的章节，作者没有满足于教科书式的死锁预防策略讲解，而是深入探讨了在多核、高并行度环境下，如何设计出既安全又兼顾性能的同步原语。这种对性能与正确性之间动态平衡的探讨，体现了作者深厚的实践经验。这种深度要求读者必须全神贯注，因为它不提供简单的“复制粘贴”知识点，而是引导读者去理解设计背后的哲学——在资源有限、条件苛刻的环境中，如何做出最优的工程判断。对我个人而言，它更像是一次深入的“思维训练营”，而非简单的信息获取渠道，强迫我以一种更系统化、更底层的方式去审视自己日常工作中遇到的各种软件问题。
评分读完这册关于系统设计的著作，我的整体感受是：结构严谨，逻辑链条异常清晰，但同时也带有一种古典的、不急不躁的节奏感。它不像市面上流行的那些快速入门指南那样追求速度和广度，而是选择了一条更深入、更注重“为什么”的探索之路。作者似乎非常注重历史的传承和演进，书中对某些关键组件的引入和演变过程的追溯，体现了一种对工程美学的执着。比如说，它对网络协议栈的阐述，不仅仅是罗列RFC文档，而是结合了早期BSD系统实现中的实际挑战和解决方案，这种叙事方式让枯燥的技术点变得富有故事性。我特别欣赏作者在论述复杂组件（比如文件系统事务处理）时，那种层层剥茧的叙述风格，总是能将一个看似庞大的主题，拆解成若干个可以独立消化的小块，每消化完一块，都会有明确的知识点总结，为后续更深层次的理解铺平道路。对于那些对构建一个健壮、可维护的操作系统抱有憧憬的工程师来说，这本书与其说是一本参考书，不如说是一份来自前辈的、近乎于匠心独运的工程蓝图。
评分这本讲述操作系统的书，简直是为那些想一探究竟的硬核玩家准备的饕餮盛宴！我本以为自己对操作系统已经有了不错的理解，毕竟在各种Linux发行版上折腾了这么多年，但翻开这本书的目录，我就知道自己想得太简单了。它不是那种泛泛而谈、只介绍概念的教科书，而是真正深入到了内核的毛细血管里。那种对系统调用如何优雅地与硬件交互的描述，那种对进程调度算法在实际负载下如何展现其精妙的分析，读起来让人有种醍醐灌顶的感觉。作者的笔触仿佛一位经验丰富的老匠人，细致入微地展示了每一个设计决策背后的权衡与考量。尤其是在内存管理那几章，那种对虚拟内存、页面置换策略的剖析，不再是晦涩的公式堆砌，而是结合了大量的实际案例和代码片段，让人仿佛能亲手触摸到数据流动的轨迹。对于想要从“使用”操作系统跃升到“理解并能修改”它的人来说，这本书提供了坚实的基础和无与伦比的深度。它要求读者具备一定的编程基础和对底层原理的好奇心，但回报绝对是超值的，那种掌握了系统“内功心法”的满足感，是其他资料难以给予的。
评分坦白说，这本书的风格非常“学术派”，但这种学术性并非象牙塔里的空谈，而是建立在对现实世界挑战的深刻理解之上。它的排版和术语使用都非常规范，如果你习惯了互联网快速迭代带来的碎片化阅读，初次接触可能会觉得有些“厚重”。然而，一旦你沉浸其中，就会发现这种规范性带来的巨大好处——它构建了一个统一且精确的语言体系，让你能以最准确的方式描述复杂的系统行为。书中对系统调试、性能分析工具链的介绍也极其到位，它没有停留在理论层面，而是将理论与实际的排错过程紧密结合。例如，书中展示的那些内核调试器的使用场景，简直就是一份实战宝典。它教会你的不是某一个具体命令，而是如何像系统开发者一样去思考问题的根源，如何通过观察系统状态的细微变化来定位那些潜藏极深的Bug。这对于任何一个想在系统级软件开发领域有所建树的人来说，都是一份不可多得的财富。
评分比较经典，但是缺少对于源码层次的剖析
评分光读本书永远无法了解BSD系统结构，等我有时间了，很想加入FreeBSD，从bug fix做起。
评分窥探一下系统设计，了解基本原则对上层应用就不那么迷惑了
评分比较经典，但是缺少对于源码层次的剖析 @2011-04-24 12:16:35
评分主要讲内核的。
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