Linux内核精髓

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出版者:机械工业出版社华章公司
作者:Munehiro IKEDA
出品人:
页数:424
译者:杨婷
出版时间:2013-3-1
价格:79.00元
装帧:平装
isbn号码:9787111410492
丛书系列:
图书标签:
  • Linux
  • 内核
  • kernel
  • 计算机
  • Linux/Unix
  • 操作系统
  • 技术
  • Kernel
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  • 内核
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  • 编程
  • 计算机
  • 底层
  • 架构
  • 精髓
  • 开发
  • 原理
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具体描述

经过近20年的发展,Linux操作系统已经成为当今最成功的开源软件之一,使用广泛,影响深远。随着Linux操作系统功能的不断丰富和完善,Linux内核的源代码也从最初的几万行增加到如今的数百万行,庞大无比,对于Linux内核的研究者和开发者而言,要系统研究Linux内核绝非易事。鉴于此,本书选取了Linux内核的资源管理(CPU、内存、进程等)、文件系统、网络、虚拟化、省电、调试、概要分析、追踪、内核调整等核心主题进行了深入剖析和讲解,总结出了75个能使读者深刻理解Linux内核精髓的技巧和最佳实践。

好的,以下是一本名为《Linux内核精髓》的书籍的详细图书简介,内容侧重于其他操作系统或技术领域,不涉及Linux内核的具体内容: --- 图书名称:《Linux内核精髓》 图书简介: 《深入探索:现代分布式系统架构与实践》 本书旨在为读者提供一套全面、深入的现代分布式系统设计与实现的理论框架和工程实践指南。在当今快速发展的计算环境中,单体应用架构的局限性日益凸显,分布式系统已成为构建高可用、可扩展、高性能应用的主流范式。本书跳脱出特定操作系统的技术细节,专注于支撑这些宏大系统的核心概念、算法与模式。 第一部分:分布式系统的基石——理论基础与一致性模型 本部分首先回顾了分布式计算的经典挑战,包括部分失败、网络延迟与并发控制。我们将详细探讨CAP理论的现代诠释,并超越其固有的二元选择困境,深入研究PACELC框架下的权衡艺术。核心内容集中于数据一致性的复杂性:从严格的线性一致性(Linearizability)到最终一致性(Eventual Consistency)的谱系。我们不会局限于理论推导,而是通过大量的实际案例分析,剖析诸如Quorum机制、向量时钟(Vector Clocks)在检测因果关系中的应用,以及Lamport时间戳在事件排序上的作用。重点章节将解析状态机复制(State Machine Replication)的原理及其在实现强一致性服务中的关键作用。 第二部分:网络通信与服务间协作 分布式系统的性能和可靠性极大地依赖于高效可靠的网络通信。本部分将系统性地梳理现代网络协议栈在分布式应用层面的表现。我们将对比分析RPC(远程过程调用)的演进,从传统的基于XML/SOAP的模式到现代的二进制协议(如Protocol Buffers或Thrift)的应用。特别地,本书会用大量篇幅阐述基于消息队列(Message Queues)的异步通信范式,探讨如何利用消息的持久化、路由和事务保证来解耦服务。读者将学习到零拷贝技术、TCP拥塞控制算法对高并发流处理的影响,以及gRPC框架背后的HTTP/2和流控机制。服务发现与注册机制,如使用ZooKeeper或etcd构建的协调服务,其内部的分布式锁实现和领导者选举算法(如Raft协议的详细流程解析)将作为本部分的重中之重。 第三部分:大规模数据存储与事务处理 数据是分布式系统的核心资产。本书将对当前主流的NoSQL数据库和新型关系型数据库的分布式扩展技术进行深入剖析。对于键值存储,我们将研究一致性哈希(Consistent Hashing)在数据分片和节点弹性伸缩中的优化策略。对于面向文档和图的数据库,我们将探讨其数据模型的内在复杂性以及如何在分布式环境下进行索引和查询优化。关键内容包括分布式事务的难题,重点解析两阶段提交(2PC)的局限性以及三阶段提交(3PC)的改进,并详细阐述Saga模式在长流程事务中的应用,以及如何实现数据的跨地域复制(Replication)和故障恢复。 第四部分:弹性、容错与系统观测 一个健壮的分布式系统必须具备从故障中恢复的能力。本部分关注系统的韧性(Resilience)。我们将深入研究断路器(Circuit Breaker)、重试(Retry)与超时(Timeout)机制的合理配置,以及限流(Rate Limiting)算法(如令牌桶、漏桶)在保护系统免受过载冲击中的作用。故障注入测试(Fault Injection Testing)和混沌工程(Chaos Engineering)的理念和工具链将被系统介绍,强调“在失败中学习”的工程哲学。最后,本书将覆盖分布式系统的可观测性(Observability)。读者将学习如何设计和实现高效的分布式追踪系统(如基于OpenTracing标准),结合集中式日志聚合(如ELK/EFK栈)和多维度的系统性能指标(Metrics)采集,以实现对复杂系统行为的全面诊断能力。 面向读者: 本书适合具有扎实计算机基础知识,希望构建、维护或深入理解现代高可用、高性能应用系统的软件架构师、高级后端工程师以及系统研发人员。阅读本书前,建议读者对网络编程、操作系统基本概念(如进程、内存管理)有初步了解,但本书不依赖于任何特定操作系统内核的知识来阐述分布式系统的核心原理。 ---

作者简介

主编简介

高桥 浩和(Hirokazu Takahashi),毕业于北海道大学电子工学系。从VAX全盛时代开始致力于各种UNIX系列操作系统的功能强化和内核调整,以及大规模系统的实时操作系统的设计等。以ISP的服务器构建为契机,开始正式研究Linux。

作者简介

池田 宗广(Munehiro IKEDA),大学时代,亲眼看到X68000的gcc生成比主流编译器还要快好几倍的代码,因此开始确信免费软件/开源软件的可能性。此后,在历经咖啡店店员、生产技术人员、硬件工程师后,终于开始从事Linux内核开发。这个行业最吸引人的就是能够跨公司甚至跨国界与世界最优秀的技术人员进行交流。现居住在美国,爱好音乐演奏,当过鼓手,也当过主唱,最近几年一直在弹贝斯。不管是作为技术人员还是贝斯手都喜欢做幕后工作,只不过天生就不喜欢半途而废。

大岩 尚宏(Naohiro Ooiwa),任职于Miracle Linux株式会社的软件工程师。大学时研究的是类似手机这样使用天线接收无线高频信号的模拟线路。从事Linux开发工作的时候开始深入研究软件。他是《Debug Hacks》的作者,本书是O扲EILLY JAPAN的第二本Hacks系列图书。

岛本 裕志(Hiroshi Shimamoto),软件工程师。负责问题分析和调试。主要工作就是在出现故障时,根据日志和核心转储找出问题所在。因此在工作中会经常用到二进制和CPU运行的知识。同时也在论坛中从事过一些关于x86架构和调度程序的活动。目前关注虚拟化方面的活动。

竹部 晶雄(Akio Takebe),在Xen、KVM等与虚拟化相关的开源论坛参与开发活动。主要负责IA64架构、RAS系列和PCI pass through的开发。在开源论坛认识了专门研究省电技术的工程师,从而开始对省电方面产生兴趣。现在正使用Ruby on Rails开发云计算相关软件。

平松 雅巳(Masami Hiramatsu),Linux内核追踪的相关维护人员。主要工作是对perf和ftrace的动态事件进行维护。也参与了SystemTap的开发,最近热衷于将系统SystemTap的用途从专门用于追踪扩展到游戏编程等。主要使用的是bash和vim,但是因为bash不能用hjkl移动光标,总的来说属于vim用户。喜欢使用Ubuntu和Fedora。现在的研究方向是ARM Linux、Btrfs等。

撰稿人简介

畑山 大辅(HATAYAMA Daisuke),crash gcore扩展模块的维护人员。对调试和故障分析感兴趣。最喜欢做的事情就是从元数据对系统进行研究。正在努力练习马拉松长跑,争取在搞技术的同时锻炼出健康的体魄。近期目标是四小时内跑完马拉松。

藤田 朗(Akira Fujita),任职于NEC软件东北株式会社。担任软件工程师。大学毕业之后开始转向软件行业。喜欢Linux文件系统(ext3/ext4)。喜欢defrag,爱好五人足球。

目录信息

编者与作者介绍
主编致辞
前言
第1章 内核入门1
HACK #1 如何获取Linux内核1
HACK #2 如何编译Linux内核7
HACK #3 如何编写内核模块18
HACK #4 如何使用Git22
HACK #5 使用checkpatch.pl检查补丁的格式41
HACK #6 使用localmodconfig缩短编译时间44
第2章 资源管理47
HACK #7 Cgroup、Namespace、Linux容器47
HACK #8 调度策略55
HACK #9 RT Group Scheduling 与RT Throttling59
HACK #10 Fair Group Scheduling62
HACK #11cpuset65
HACK #12 使用Memory Cgroup限制内存使用量68
HACK #13 使用Block I/O控制器设置I/O优先级74
HACK #14 虚拟存储子系统的调整80
HACK #15 ramzswap85
HACK #16 OOM Killer的运行与结构91
第3章 文件系统98
HACK #17 如何使用ext498
HACK #18 向ext4转换101
HACK #19 ext4的调整104
HACK #20 使用fio进行I/O的基准测试111
HACK #21FUSE118
第4章 网络121
HACK #22 如何控制网络的带宽121
HACK #23 TUN/TAP设备126
HACK #24 网桥设备129
HACK #25 VLAN133
HACK #26 bonding驱动程序136
HACK #27 Network Drop Monitor141
第5章 虚拟化147
HACK #28 如何使用Xen147
HACK #29 如何使用KVM153
HACK #30 如何不使用DVD安装操作系统159
HACK #31 更改虚拟CPU分配方法,提高性能161
HACK #32 如何使用EPT提高客户端操作系统的性能166
HACK #33 使用IOMMU提高客户端操作系统运行速度173
HACK #34 使用IOMMU+SR-IOV提高客户端操作系统速度183
HACK #35 SR-IOV带宽控制187
HACK #36 使用KSM节约内存189
HACK #37 如何挂载客户端操作系统的磁盘194
HACK #38 从客户端操作系统识别虚拟机环境200
HACK #39 如何调试客户端操作系统205
第6章 省电213
HACK #40 ACPI213
HACK #41 使用ACPI的 S状态224
HACK #42 使用CPU省电(C、P状态)226
HACK #43 PCI设备的热插拔236
HACK #44 虚拟环境下的省电240
HACK #45 远程管理机器的电源246
HACK #46 USB的电力管理251
HACK #47 显示器的省电254
HACK #48 通过网络设备节省电能260
HACK #49 关闭键盘的LED来省电263
HACK #50 PowerTOP269
HACK #51 硬盘的省电276
第7章 调试282
HACK #52 SysRq键282
HACK #53 使用diskdump提取内核崩溃转储288
HACK #54 使用Kdump提取内核崩溃转储293
HACK #55 崩溃测试297
HACK #56 IPMI看门狗计时器299
HACK #57 NMI看门狗计时器305
HACK #58 soft lockup307
HACK #59 crash命令312
HACK #60 核心转储过滤器326
HACK #61 生成用户模式进程的进程核心转储329
HACK #62 使用lockdep查找系统的死锁335
HACK #63 检测内核的内存泄漏341
第8章 概要分析与追踪346
HACK #64 使用perf tools的概要分析(1)346
HACK #65 使用perf tools的概要分析(2)349
HACK #66 进行内核或进程的各种概要分析353
HACK #67 追踪内核的函数调用360
HACK #68  ftrace的插件追踪器366
HACK #69 记录内核的运行事件371
HACK #70 使用trace-cmd的内核追踪378
HACK #71 将动态追踪事件添加到内核中382
HACK #72 使用SystemTap进行内核追踪388
HACK #73 使用SystemTap编写对话型程序394
HACK #74 SystemTap脚本的重复利用399
HACK #75 运用SystemTap402
· · · · · · (收起)

读后感

评分

经过近20年的发展,Linux操作系统已经成为当今最成功的开源软件之一,使用广泛,影响深远。随着Linux操作系统功能的不断丰富和完善,Linux内核的源代码也从最初的几万行增加到如今的数百万行,庞大无比,对于Linux内核的研究者和开发者而言,要系统研究Linux内核绝非易事。鉴于...

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经过近20年的发展,Linux操作系统已经成为当今最成功的开源软件之一,使用广泛,影响深远。随着Linux操作系统功能的不断丰富和完善,Linux内核的源代码也从最初的几万行增加到如今的数百万行,庞大无比,对于Linux内核的研究者和开发者而言,要系统研究Linux内核绝非易事。鉴于...

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经过近20年的发展,Linux操作系统已经成为当今最成功的开源软件之一,使用广泛,影响深远。随着Linux操作系统功能的不断丰富和完善,Linux内核的源代码也从最初的几万行增加到如今的数百万行,庞大无比,对于Linux内核的研究者和开发者而言,要系统研究Linux内核绝非易事。鉴于...

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经过近20年的发展,Linux操作系统已经成为当今最成功的开源软件之一,使用广泛,影响深远。随着Linux操作系统功能的不断丰富和完善,Linux内核的源代码也从最初的几万行增加到如今的数百万行,庞大无比,对于Linux内核的研究者和开发者而言,要系统研究Linux内核绝非易事。鉴于...

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经过近20年的发展,Linux操作系统已经成为当今最成功的开源软件之一,使用广泛,影响深远。随着Linux操作系统功能的不断丰富和完善,Linux内核的源代码也从最初的几万行增加到如今的数百万行,庞大无比,对于Linux内核的研究者和开发者而言,要系统研究Linux内核绝非易事。鉴于...

用户评价

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系统调用是用户空间程序与内核空间进行交互的唯一途径,理解系统调用,就如同掌握了开启操作系统的“金钥匙”。《Linux 内核精髓》在这部分内容的阐述上,做得非常到位。作者从系统调用的入口(如 `sysenter` 或 `syscall` 指令)开始,逐步引导读者理解用户态请求是如何被内核捕获,如何进行参数校验,如何分发到具体的内核函数,以及最终如何将结果返回给用户态。我特别欣赏书中对 `fork`、`execve`、`read`、`write` 等几个经典系统调用的源码级分析,这让我能够清晰地看到这些我们日常工作中经常使用的函数,在内核层面是如何实现的。这种对系统调用生命周期的完整追踪,让我对 Linux 的“黑盒子”有了更深的敬畏,也让我更加理解了用户态与内核态之间的界限和重要性。

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中断是操作系统响应外部事件的核心机制,《Linux 内核精髓》对于中断处理的讲解,清晰而有条理。从硬件中断信号的产生,到 CPU 响应中断,再到内核如何找到并执行相应的中断处理程序,整个流程被分解得十分细致。作者并没有回避中断处理的复杂性,而是通过划分“上半部”和“下半部”的概念,以及引入底半部(bottom half)和软中断(softirq)、任务队列(tasklet)等机制,来解释内核是如何在保证响应速度的同时,尽量减少对 CPU 的长时间占用。我尤其欣赏书中关于“中断上下文”和“进程上下文”的区别讲解,这对于理解哪些操作可以在中断处理程序中执行,哪些必须推迟到进程上下文中执行至关重要。这种对异步事件处理机制的深入理解,让我对 Linux 如何在高并发场景下保持稳定运行有了更深的认识。

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在网络通信部分,《Linux 内核精髓》这本书再次展现了其深度和广度。从 TCP/IP 协议栈的整体架构,到每一个层级(如网络层、传输层、应用层)的关键组件和数据结构,都进行了详尽的阐述。我之前在使用 Socket 编程时,只是知道如何发送和接收数据,但对于背后究竟发生了什么,一直是一知半解。这本书通过对 Socket 缓冲区、TCP 连接状态转换、拥塞控制算法(如 Reno、Cubic)以及流量控制机制的深入剖析,让我彻底理解了网络通信的每一个细节。我尤其欣赏书中对网络数据包在内核中流转过程的描述,从网络接口卡接收到数据,经过中断处理,进入内核网络栈,最终被传递到应用程序的 Socket 缓冲区,这个完整的路径让我对网络协议的实现有了前所未有的清晰认识。

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除了核心的进程管理、内存管理和 I/O 之外,《Linux 内核精髓》还触及了许多其他重要的内核子系统,例如设备驱动模型、内核模块机制、信号处理、定时器等。书中对于设备驱动的讲解,让我了解了 Linux 如何通过一套标准化的接口来管理各种硬件设备,以及 `udev` 和 `sysfs` 在设备管理中的作用。内核模块的动态加载和卸载机制,也让我明白了 Linux 内核的灵活性和可扩展性从何而来。我特别欣赏书中对信号(signal)处理的细致讲解,它不仅解释了信号的种类和传递方式,还深入探讨了信号在进程控制和异常处理中的作用。这些内容的补充,让我对 Linux 内核的整体架构有了更全面、更深入的理解,不再只是孤立地看待某个模块。

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文件系统是 Linux 系统中至关重要的一部分,而《Linux 内核精髓》在这一块的内容,让我对文件的本质有了全新的认识。书中对 VFS(Virtual File System)的介绍,让我理解了 Linux 如何通过一个统一的接口来支持各种不同的文件系统,比如 ext4、XFS、Btrfs 等。我之前一直认为文件就是存储在磁盘上的数据块,但通过这本书,我才了解到文件系统不仅仅是数据的载体,更是一个复杂的逻辑结构,它包含了文件的元数据(metadata)、目录结构、访问权限等等。书中对 inode、dentry、superblock 等关键概念的讲解,以及它们之间是如何相互关联,共同构成了一个完整的文件系统结构,让我感到豁然开朗。此外,对文件读写过程中缓存(buffer cache)和页缓存(page cache)的使用,也让我明白了为什么 Linux 的文件 I/O 性能如此出色。

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《Linux 内核精髓》这本书,我拿到手的时候,就被它那沉甸甸的质感和封面上简洁却充满力量的设计所吸引。我一直对操作系统底层运作的原理充满好奇,尤其是 Linux 这样在服务器领域占据统治地位的系统。很多时候,我们只能在应用层使用 Linux,对于它背后那精密的调度、内存管理、进程通信等等,总感觉隔着一层厚厚的云雾。市面上关于 Linux 的书籍不少,但很多要么过于理论化,要么侧重于系统管理,真正深入到内核“心脏”的部分,并且能够用相对易懂的方式解读的,确实不多。我一直渴望找到一本能够让我拨开迷雾,真正理解 Linux 内核是如何工作的书籍。我希望这本书能够像一位经验丰富的向导,带领我穿梭于代码的迷宫,领略那精妙绝伦的设计思想,让我不再只是一个被动的使用者,而是能够窥探其灵魂,甚至在未来能够对其进行一些有意义的贡献。这本书的名字本身就充满了召唤力,“精髓”二字,预示着它将带我领略 Linux 内核最核心、最精华的部分,而不是泛泛而谈的介绍。我非常期待这本书能够满足我长久以来对于深入理解 Linux 内核的渴求,让我从“知其然”迈向“知其所以然”。

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总而言之,《Linux 内核精髓》这本书是一次令人惊喜的学习体验。它不仅仅是一本技术手册,更像是一位循循善诱的老师,用严谨的逻辑和生动的比喻,带领我一步步走进 Linux 内核的深处。我从这本书中获得的不仅仅是知识,更是一种对底层技术原理的敬畏和探索的乐趣。它让我明白了,每一次在终端上输入的命令,背后都蕴藏着多么精妙的设计和复杂的操作。这本书的价值在于,它能够将那些看似遥不可及的内核概念,变得触手可及,让任何有志于深入理解 Linux 的读者,都能从中找到自己的道路。我强烈推荐这本书给所有对 Linux 内核感到好奇,或者希望在系统开发、性能优化、安全加固等领域有更深入发展的技术爱好者。这是一本值得反复研读,并且每次阅读都会有新收获的宝典。

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翻开《Linux 内核精髓》,首先映入眼帘的是那种严谨又不失亲和力的排版风格。作者在开篇就点明了写这本书的初衷,以及他希望读者能够通过这本书获得怎样的提升,这种开放性的沟通让我感觉非常舒服,仿佛与一位智者在进行一场平等的对话。我尤其欣赏的是书中对于一些复杂概念的引入方式,不是直接丢给你一大堆术语和代码,而是从一个实际的应用场景出发,或者从一个简化的模型开始,逐步引导你理解其中的逻辑。例如,在讲解进程调度部分,我发现作者并没有一开始就深入到各种调度算法的细节,而是先用一个比喻,形象地说明了“谁先获得 CPU 时间”这个问题的复杂性,然后才慢慢引出 CFS(Completely Fair Scheduler)的设计理念,以及它如何通过虚拟运行时来平衡公平性和效率。这种“由浅入深”的学习路径,极大地降低了我对内核学习的恐惧感。我感觉这本书不仅仅是在传授知识,更是在培养一种解决问题的思维方式,一种深入探究事物本质的能力。

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这本书在讲解内存管理的部分,更是让我眼前一亮。我一直以来对内存的分配、回收、映射等概念都感到有些抽象,尤其是在多任务环境下,操作系统如何高效且安全地管理海量的内存资源,这对我来说是一个巨大的谜团。然而,《Linux 内核精髓》通过对物理内存、虚拟内存、页表、TLB 等一系列核心组件的细致阐述,一步步地构建起一个完整的内存管理图景。我特别喜欢作者在解释“伙伴系统”和“slab 分配器”时所使用的类比,比如将内存块比作不同大小的“积木”,然后解释它们是如何被高效地组织和分配的。这种形象的比喻,让原本枯燥的技术概念变得生动有趣。更重要的是,书中还穿插了对一些实际系统调用(如 `mmap`)的源码分析,让我看到了理论知识是如何在实际代码中落地的,这种“理论结合实践”的学习方式,极大地加深了我对内存管理机制的理解。我感觉自己仿佛拥有了一双能够看穿内存黑箱的眼睛。

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进程间通信(IPC)一直是操作系统设计中一个非常重要的组成部分,也是我一直希望深入了解的领域。《Linux 内核精髓》在这方面的内容,让我受益匪浅。书中详细讲解了管道(pipe)、消息队列(message queue)、共享内存(shared memory)、信号量(semaphore)以及 Socket 等多种 IPC 机制的原理和实现。我印象特别深刻的是,作者在解释共享内存时,不仅仅说明了它如何实现数据的直接访问,还强调了在并发访问时可能遇到的同步问题,并引出了信号量在保护共享资源方面的重要作用。此外,书中对于 Socket 的讲解,也让我看到了网络通信和进程通信之间千丝万缕的联系。通过对这些 IPC 机制的深入剖析,我不再只是知道它们的存在,而是能够理解它们各自的优缺点,以及在不同场景下应该如何选择最合适的通信方式。这种对底层机制的透彻理解,让我对分布式系统和并发编程的理解也有了质的飞跃。

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大概浏览了下,内容参差不齐,可以随便看看

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系统学习内核配置与调试技术, 为下层开发做基础.

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粗读了下实验还没做几个。值得一看,尤其是4,5,7,8章节。

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粗读了下实验还没做几个。值得一看,尤其是4,5,7,8章节。

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粗读了下实验还没做几个。值得一看,尤其是4,5,7,8章节。

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