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出版者:Wrox

作者:J. Scott Johnson

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2006-03-06

价格:USD 49.08

装帧:Paperback

isbn号码:9780764588051

丛书系列:

图书标签:

• MySQL
• 数据库
• SQL
• 数据库管理
• 开发
• 编程
• 服务器
• 数据存储
• 高性能
• 运维

好的，这是一份关于一本名为《深入理解Linux内核：从实践到理论》的技术书籍简介，内容详尽，旨在全面介绍该书的特点与价值，同时确保不涉及任何关于《Professional MySQL》的内容。 --- 图书简介：《深入理解Linux内核：从实践到理论》 书名：深入理解Linux内核：从实践到理论 作者：[此处可虚构作者名，例如：王志刚、张伟] 出版社：[此处可虚构出版社名，例如：机械工业出版社、人民邮电出版社] 建议售价：RMB 128.00 页数：约850页 导言：重塑对操作系统的认知 在当今的云计算、大数据和嵌入式系统时代，操作系统是支撑一切计算活动的核心基石。而在所有主流操作系统中，Linux以其开源、稳定、高度可定制的特性，占据了服务器、超级计算机乃至物联网设备的主导地位。然而，对于许多开发者和系统管理员而言，Linux内核（Kernel）往往是一个“黑箱”——我们知道如何使用它提供的API，却不甚了解其内部复杂而精妙的运行机制。 《深入理解Linux内核：从实践到理论》正是一本旨在打开这个“黑箱”的权威指南。本书不仅仅停留在对标准C语言函数调用的罗列，而是深入到内核的源代码级别，结合清晰的架构图和丰富的实战案例，系统地阐述了Linux内核的各个核心子系统是如何协同工作的，以及它们是如何在硬件层面上实现高效资源管理的。 本书的独特性在于其独特的“自底向上、理论与实践并重”的编排结构。读者将跟随作者的思路，从最底层的硬件抽象层开始，逐步构建起对现代操作系统复杂性的宏观认识，最终达到能够独立分析和优化内核行为的专业水平。 第一部分：内核的基石与启动流程（Bootstrapping & Architecture） 本部分是理解整个内核工作原理的起点，重点剖析了Linux启动过程的每一个关键阶段以及其核心数据结构。 1. 启动序列的秘密： 从BIOS/UEFI启动到Bootloader（GRUB/LILO）的介入，再到内核映像的解压与初始化。我们将详细解析`head.S`（汇编代码）如何设置早期的页表、初始化寄存器，并最终跳转到C语言编写的内核主函数`start_kernel()`。 2. 内存管理的宏观视图： 介绍内核的整体内存布局（物理内存与虚拟内存的映射关系），包括内核代码段、数据段、堆栈以及模块加载区域的划分。深入探讨Zone（区域）和Node（节点）的概念，为后续的NUMA架构分析奠定基础。 3. 核心数据结构解析： 对`task_struct`（进程描述符）进行全面的解构，展示一个进程是如何被内核完整描述的。同时，我们会介绍List_head、Red-Black Tree等内核中广泛使用的复杂数据结构，理解它们在进程调度和内存管理中的关键作用。 第二部分：进程管理与调度机制（Process Management & Scheduling） 进程与线程是操作系统服务对象的核心。本部分将彻底揭示Linux如何管理这些并发执行的任务，以及如何实现公平、高效的资源分配。 1. 进程生命周期与上下文切换： 详尽分析进程的创建（`fork()`和`clone()`的差异）、执行、阻塞和终止过程。重点分析上下文切换（Context Switch）的内部机制，包括寄存器保存、TLB刷新等硬件层面的操作。 2. 经典与现代调度算法： 本书不仅回顾了早期的O(1)调度器，更将焦点集中在目前广泛使用的完全公平调度器（CFS - Completely Fair Scheduler）上。我们将深入剖析CFS如何利用红黑树来维护进程的“虚拟运行时间（vruntime）”，实现对CPU时间的精确、动态分配，并讨论实时（Real-time）进程的优先级处理机制。 3. 信号（Signals）与中断处理： 阐述信号从用户态传递到内核态，再由内核作用于目标进程的完整流程。同时，介绍中断描述符表（IDT）的工作原理，以及内核如何处理来自硬件设备和软件触发的中断请求（IRQs）。 第三部分：内存管理系统深度剖析（Deep Dive into Memory Management） 内存管理是内核最复杂也最关键的模块之一。本书以大量的篇幅，详细描绘了Linux如何高效地管理有限的物理内存资源。 1. 虚拟内存（VM）系统： 详细阐述页表（Page Tables）的多级结构，以及CPU的内存管理单元（MMU）如何配合内核实现地址翻译。我们将讲解TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理及刷新机制。 2. 物理内存分配： 介绍伙伴系统（Buddy System）如何管理和分配连续的页框，以及 slab/slub 分配器如何高效地服务于内核中小对象的动态分配需求。 3. 缺页异常与交换（Paging & Swapping）： 当进程访问未映射的内存区域时，内核如何处理缺页异常（Page Fault）？我们将展示内核如何从磁盘加载数据或触发页面置换（如LRU算法的变种）来回收内存，确保系统稳定运行。 第四部分：I/O子系统与设备驱动（I/O Subsystem & Device Drivers） 现代系统的性能瓶颈往往出现在I/O操作上。本部分聚焦于内核如何抽象硬件设备，以及如何通过高效的I/O框架与外设通信。 1. 块设备与文件系统I/O： 深入分析块I/O层，包括请求队列（Request Queue）、I/O调度器（如Deadline、NOOP、BFQ）的作用，它们如何优化磁盘访问的顺序性。 2. 字符设备与内核模块： 讲解如何编写一个最简单的字符设备驱动，如何通过`ioctl`与用户空间交互。重点介绍内核模块（LKM）的加载、卸载机制，以及符号查找过程。 3. 异步I/O与AIO框架： 探讨同步I/O的局限性，并详细解析Linux的异步I/O（AIO）框架，理解`io_uring`这一新一代高性能I/O接口的底层设计思路。 第五部分：进程间通信与系统调用（IPC & System Calls） 理解用户程序如何与内核交互，是掌握系统编程的关键。 1. 系统调用（Syscall）的实现： 揭示从用户态（如C库的包装函数）到内核态的陷阱（Trap）过程。分析不同架构（如x86-64的`syscall`指令）下的系统调用入口点、参数传递和返回机制。 2. 进程间通信（IPC）机制： 全面梳理Linux提供的多种IPC手段，包括管道（Pipes）、消息队列（Message Queues）、共享内存（Shared Memory）以及System V IPC。重点分析Socket在内核中的实现层次结构。 总结与适用人群 《深入理解Linux内核：从实践到理论》不仅仅是一本参考手册，更是一份引导读者进行系统级思维训练的教程。本书的语言力求严谨、精确，同时保持了极高的可读性。 本书适合以下读者： 希望深入理解操作系统底层原理的计算机科学专业学生。 需要进行内核调优、性能分析的系统架构师和运维工程师。 致力于开发高性能驱动程序、定制化嵌入式系统的软件工程师。 对操作系统安全机制和底层漏洞挖掘感兴趣的研究人员。 阅读本书，你将能够： 1. 阅读和理解Linux内核的最新源代码（以主流的长期支持LTS版本为参照）。 2. 准确诊断由调度延迟、内存碎片或I/O瓶颈导致的系统性能问题。 3. 设计和实现更稳定、高效的内核模块和设备驱动。 4. 从根本上理解现代计算平台资源管理的哲学与技术。 通过本书的系统学习，读者将不再是Linux的使用者，而是真正掌握其核心技术的驾驭者。

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这本书的阅读体验，很大程度上取决于你是否能跟上作者对“性能”近乎偏执的追求。它几乎每一章都在不经意间植入了性能调优的思维。我不是那种一开始就想着写出极致性能SQL的开发者，更多是需求驱动，能跑起来就行。然而，这本书的逻辑是，当你理解了MySQL处理请求的每一个细微动作后，性能优化就不是什么玄学了，而是水到渠成的事情。举个例子，它对内存管理，特别是缓冲池（Buffer Pool）的配置和监控，讲解得极其透彻，远超一般书籍对这个话题的浅尝辄止。它不仅告诉你应该设置多大，还告诉你如何通过特定的状态变量来判断当前配置是否合理，以及如何根据工作负载动态调整策略。这种将理论、工具和实际监控指标完美结合的写作方式，让书中的知识点立刻变得可以落地、可量化。对我这种需要对自己的系统负责的人来说，这种确定性带来的价值是无法估量的。

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坦率地说，这本书的深度对于初学者来说，可能会显得有些陡峭，它没有铺设太多用于“入门”的甜点章节，更多的是直奔核心技术领域。这对我这种已经有一定经验的从业者来说，是极大的福音，意味着我不需要跳过大量的基础内容去寻找我真正需要的那部分“干货”。它对MySQL在分布式场景下的应用，比如如何设计跨越多个实例的事务一致性方案，探讨得也非常前沿和深入。它不是简单地介绍某个商业工具的用法，而是从原理层面剖析了分布式事务的难点所在，比如两阶段提交（2PC）的弊端，以及为什么业界正在转向更轻量级的解决方案。这本书给我的感觉是，它不仅教你如何用好MySQL这个“工具”，更重要的是，它塑造了一种严谨的、面向生产环境的数据库设计和运维的思维框架。读完之后，我对未来如何设计具备高扩展性和高可靠性的数据层，有了更清晰、更具前瞻性的认识。

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这本书的排版和图表设计，也值得称赞。在讲解像锁竞争或者MVCC多版本并发控制这类抽象概念时，如果仅仅依靠文字描述，极易让人产生混乱。但这本书里的插图设计得非常巧妙，它们将复杂的内部流程简化成了清晰的流程图和状态转换图，极大地降低了理解门槛。我过去在学习这些高级特性时，经常需要自己手绘草图来辅助理解，但这本书仿佛预料到了读者的困难，直接提供了高质量的可视化辅助。这使得我能够快速地在脑海中构建起一个动态的模型，而不是停留在静态的文字描述上。特别是关于查询执行计划中“成本估算”的部分，作者用一系列的例子展示了优化器是如何一步步做出决策的，这种可视化的过程，让原本晦涩难懂的“黑箱”操作变得透明起来，极大地提升了阅读的效率和乐趣。

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老实说，我买这本书的时候，心理预期是能解决我日常工作中遇到的那些棘手问题，比如复制延迟、主从切换的自动化配置这些“脏活累活”。这本书在这些实操层面的讲解，简直是教科书级别的标准操作指南。它没有回避那些在官方文档里常常被一笔带过、但在实际生产环境中却极其容易出错的细节。比如，在谈到集群高可用性（HA）的方案时，它详细对比了Group Replication和基于Keepalived的传统方案的优劣，并附上了实际的配置脚本片段，这比我之前在各种论坛和博客上零散收集的碎片化信息要可靠和系统得多。最让我印象深刻的是，它对数据迁移和版本升级过程中数据一致性保障的探讨。作者似乎非常清楚DBA在面对“不停机”要求时的巨大压力，因此给出的每一步操作建议都充满了对风险的预判和应对措施。读完这部分，我感觉自己手里多了一份沉甸甸的“安全手册”，面对突发状况时，底气足了不少。

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这本书的篇幅实在惊人，内容之详尽简直让人叹为观止。我原本以为自己对数据库管理已经有了相当的了解，毕竟在几个项目中也算是摸爬滚打过来了，但这本书真正让我意识到了自己知识体系中的那些“盲区”。它不仅仅停留在基础的SQL语法层面，而是深入挖掘了MySQL架构的底层逻辑，比如存储引擎的工作原理，特别是InnoDB的事务隔离级别和锁机制，作者用了大段的篇幅进行拆解和图示说明，这对于那些追求性能优化的工程师来说，绝对是无价之宝。我记得有一次，我们线上服务出现了慢查询的现象，翻阅这本书关于索引 B+ 树结构和查询优化器的章节后，我才恍然大悟，原来是我们某个复合索引的顺序存在致命的缺陷。这本书的叙事节奏非常稳健，不是那种为了堆砌知识点而生硬罗列的“字典式”教材，它更像一位经验丰富的大师，循序渐进地引导你思考，从“怎么做”到“为什么这么做”，再到“在特定场景下最优的做法是什么”。对于那些希望从熟练使用者跃升为架构师的人来说，这本书提供了必要的理论深度和实践广度。

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