Linux Kernel Module 及TCP/IP程序设计 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:谢进忠

出品人:

页数:231

译者:

出版时间:2007-2

价格:35.0

装帧:平装

isbn号码:9787115139276

丛书系列:

图书标签:

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• 嵌入式开发

《深入浅出：现代操作系统中的并发与同步机制》 本书旨在为读者构建一套坚实的现代操作系统核心概念理解体系，特别侧重于进程、线程、内存管理以及它们之间高效、可靠的交互方式。本书将剥离具体硬件和特定系统实现的细节，聚焦于操作系统设计中的普适性原理，帮助开发者深刻理解为何需要并发，以及如何在多任务环境中有效地管理和协调。 第一部分：操作系统的核心——进程与线程模型 本部分将从操作系统的基本调度单元入手，详细剖析进程和线程的概念、生命周期以及它们之间的异同。我们将深入探讨： 进程管理： 进程的创建、终止和状态转换：从fork到exec，以及僵尸进程和孤儿进程的处理。 进程间通信（IPC）机制：管道、消息队列、共享内存、信号量等，以及它们在不同场景下的应用和性能考量。 进程的调度策略：时间片轮转、优先级调度、多级反馈队列等，以及它们对系统吞吐量和响应时间的影响。 上下文切换的开销与优化：理解CPU寄存器、程序计数器、堆栈指针等如何被保存和恢复。 线程模型： 用户级线程与内核级线程：理解它们各自的优点、缺点以及在不同操作系统中的实现方式。 多线程的创建与管理：线程池、线程局部存储（TLS）等。 线程的同步与协作：互斥锁、条件变量、读写锁等，以及死锁的产生原因和避免策略。 第二部分：内存的守护者——现代内存管理技术 高效的内存管理是操作系统性能的关键。本部分将带领读者深入了解现代操作系统如何管理宝贵的内存资源，包括： 虚拟内存： 分页与分段：理解地址转换的过程，TLB（Translation Lookaside Buffer）的作用。 页面置换算法：LRU（Least Recently Used）、FIFO（First-In, First-Out）、时钟算法等，以及它们在内存紧张时的表现。 内存映射（Memory Mapping）：文件I/O、共享内存等如何通过内存映射实现。 垃圾回收机制（概念性）：虽然不涉及具体语言的GC，但会探讨其在内存管理中的原理和挑战。 内存分配与回收： 堆与栈：生命周期、管理方式及潜在问题（栈溢出、堆碎片）。 内存分配器：`malloc`、`free` 的底层实现原理（如伙伴系统、Slab分配器），以及提高内存分配效率的策略。 第三部分：并发世界的挑战——同步、互斥与通信 在多线程和多进程环境中，如何确保数据的一致性和程序的正确性是核心问题。本部分将聚焦于并发控制的理论与实践： 同步与互斥： 临界区（Critical Section）概念：定义与保护。 原子操作（Atomic Operations）：理解其重要性以及如何在硬件层面实现。 锁的类型与使用：自旋锁（Spinlock）、互斥锁（Mutex）、读写锁（Rwlock）的适用场景和性能权衡。 信号量（Semaphores）：通用同步原语，用于控制多个进程/线程对共享资源的访问。 条件变量（Condition Variables）：用于线程间的等待和通知，实现更复杂的同步模式。 避免死锁与活锁： 死锁的四个必要条件：互斥、占有并等待、不可抢占、循环等待。 死锁检测与预防策略：银行家算法、资源分配图等。 活锁（Livelock）的成因与避免。 无锁编程（Lock-Free Programming）入门： CAS（Compare-and-Swap）等原子指令的应用。 无锁数据结构的设计思路与挑战。 第四部分：深入内核——操作系统服务与底层交互 本部分将引导读者了解操作系统如何提供服务，以及用户空间程序如何与内核进行交互，为理解更底层的系统调用和驱动开发打下基础： 系统调用（System Calls）： 系统调用的机制：用户模式与内核模式的切换。 常见系统调用分类：文件操作、进程管理、内存管理、进程间通信等。 系统调用接口的设计哲学。 中断与异常处理： 中断的产生与响应流程。 异常的类型与处理机制。 中断上下文与进程上下文的区别。 I/O子系统概述： 缓冲（Buffering）与缓存（Caching）的作用。 异步I/O（AIO）与同步I/O（DIO）的区别。 本书将通过清晰的理论阐述、翔实的图示以及对经典操作系统设计思想的剖析，帮助读者建立起对现代操作系统核心机制的全面认知，从而能够更好地理解和设计高性能、高可靠性的应用程序，为进一步深入学习操作系统内核、嵌入式开发或高性能计算奠定坚实基础。本书不涉及具体的编程语言的实现细节，而是专注于操作系统原理本身，适用于所有对操作系统内部运作原理感兴趣的开发者和研究者。

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这本书的另一个吸引我的地方在于它对“程序设计”的强调。这不仅仅是理论的堆砌，更是关于如何将理论转化为实际代码的指导。我希望书中能够提供大量清晰、可运行的代码示例，涵盖从简单的内核模块到复杂的网络服务。 我期待能够通过这些代码示例，学习到如何正确地使用Linux内核API，如何管理内存，以及如何编写线程安全的内核代码。同时，对于TCP/IP程序设计，我希望能够看到关于异步I/O、事件驱动模型以及高性能网络库的实现细节。

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总而言之，《Linux Kernel Module及TCP/IP程序设计》这本书对我来说，不仅仅是一本技术书籍，更是一张通往Linux底层世界和网络精髓的地图。我希望它能够帮助我解决在实际开发中遇到的技术难题，拓宽我的技术视野，并激发我创造更多优秀的网络应用程序和系统。我满怀期待地翻开这本书，准备迎接一场深入的探索之旅。

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调试是内核模块开发中不可或缺的一环，也是最具挑战性的部分。我希望这本书能够提供一些关于内核模块调试的实用方法和工具，例如如何使用`printk`、`kgdb`或者`tracepoints`来定位问题。同时，对于TCP/IP程序的调试，我也希望能够学习到一些在用户空间和内核空间之间进行交叉调试的技巧。 理解如何在内核层面捕获和分析网络数据包，如何跟踪TCP连接的状态变化，以及如何识别潜在的网络瓶颈，这些都是我非常期待从这本书中获得的内容。调试内核模块需要耐心和细致，一本好的技术书籍应该能够引导读者一步步克服这些困难。

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我对手头上的项目有一个特定的需求，那就是实现一个自定义的网络协议，并在Linux内核中进行加速。我相信《Linux Kernel Module及TCP/IP程序设计》这本书会为我提供必要的理论基础和实践指导，帮助我实现这一目标。理解TCP/IP协议栈的架构，以及如何在内核中扩展或修改网络行为，是完成这个任务的关键。 我渴望学习如何在内核中注册新的协议处理函数，如何与现有的TCP/IP栈集成，以及如何确保自定义协议的稳定性和安全性。这本书能够教会我如何“与虎谋皮”，在Linux内核这个庞大而复杂的系统中，找到实现我创新想法的切入点。

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我一直对Linux内核如何管理网络设备感到好奇。这本书是否会讲解网络驱动程序的编写，或者如何通过内核模块与网卡进行交互？理解数据包是如何从物理网卡进入内核，再被TCP/IP协议栈处理，最后到达应用程序的整个流程，对我来说是揭开Linux网络神秘面纱的关键一步。 我希望这本书能够详细介绍网络接口层的处理，包括数据包的接收和发送过程，以及与网络驱动之间的协同工作。了解这些底层细节，将有助于我更深入地理解网络通信的每一个环节，并为我未来可能涉及的嵌入式系统或高性能网络设备开发打下坚实的基础。

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作为一个对网络安全问题高度关注的开发者，我也希望这本书能够涉及一些关于网络安全方面的讨论。例如，如何在内核模块中实现自定义的防火墙规则，或者如何检测和防御一些常见的网络攻击。理解TCP/IP协议栈的弱点，以及如何在内核层面进行加固，对我来说是非常重要的。 我期待书中能有关于TCP SYN Flood攻击的原理剖析，以及如何在内核层面实现有效的防御措施。同时，了解如何使用eBPF技术来增强网络安全能力，或者如何在内核中实现入侵检测系统，也是我非常感兴趣的内容。

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作为一个对Linux底层原理和网络通信充满好奇的开发者，我一直在寻找一本能够深入浅出地讲解Linux内核模块开发以及TCP/IP协议栈实现的书籍。在众多的技术书籍中，《Linux Kernel Module及TCP/IP程序设计》这本书引起了我的极大兴趣。从书名上，我就能感受到它将带我进入一个更加底层的世界，理解操作系统是如何运作的，以及网络是如何在如此庞大的体系中高效地传输数据的。 我特别期待这本书能够在我编写内核模块时提供清晰的指导。很多时候，我们在用户空间编写程序，享受着操作系统的便利，但却对背后的机制知之甚少。内核模块的开发，对我来说，是深入了解Linux运行机制的一扇窗口。我希望通过这本书，能够学习到如何安全、高效地编写内核模块，如何与内核的其他部分进行交互，以及如何调试那些发生在内核层面的复杂问题。我知道这需要扎实的C语言功底和对操作系统原理的深刻理解，而这本书恰好是连接这两者之间的桥梁。

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在网络编程方面，TCP/IP协议栈的知识对我来说至关重要。从Socket API的调用到更底层的TCP三次握 hand、四次挥手，再到IP层的路由选择和数据分片，每一个环节都充满了精妙的设计。我希望这本书能够详细解析TCP/IP协议栈的实现细节，不仅仅是讲解协议本身，更重要的是展示它在Linux内核中的具体落地。理解这些，将有助于我写出更健壮、更高效的网络应用程序，更好地应对网络延迟、丢包等常见问题，并能从更宏观的视角理解网络通信的本质。 我特别关注这本书是否会涉及一些高级的网络特性，例如拥塞控制算法的实现、流量控制的细节，甚至是Netfilter/iptables的钩子点以及如何在内核中实现自定义的网络过滤或转发功能。这些内容对我而言，是提升网络编程能力的关键。能够亲手编写内核模块来影响网络行为，或者深入理解TCP/IP栈的内在运作，是我一直以来追求的目标。

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对于网络可视化的工具和技术，我也希望能在这本书中找到一些线索。例如，如何通过内核模块来收集网络流量信息，并将其导出给用户空间的分析工具使用。理解数据包在内核中的流转过程，对于进行深入的网络分析和故障排查非常有帮助。 我特别希望书中能够提供一些关于如何利用`/proc`和`/sys`文件系统来暴露内核网络状态的例子，以及如何使用eBPF来动态地收集网络事件。能够将内核的“黑盒”变成可观测的“白盒”，是我一直追求的目标。

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作为一个对系统性能优化有着浓厚兴趣的开发者，我知道内核模块的编写和对TCP/IP协议栈的理解直接关系到应用程序的性能表现。我希望这本书能够提供一些关于性能调优的实践经验和技巧，例如如何编写低开销的内核模块，如何通过调整TCP/IP参数来提升吞吐量和降低延迟。 尤其是在处理高并发网络连接的场景下，对TCP/IP协议栈的深入理解，以及在内核层面进行适当干预的能力，能够带来显著的性能提升。例如，理解TCP的延迟应答机制、Nagle算法以及TCP窗口的滑动，并知道如何在内核中调整这些参数，对我来说是极其宝贵的知识。

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