Linux for Embedded and Real-time Applications, Second Edition (Embedded Technology) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Newnes

作者:Doug Abbott

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2006-04-17

价格:USD 60.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780750679329

丛书系列:

图书标签:

• Linux，Embedded，
• Linux
• Embedded Systems
• Real-time Systems
• Embedded Linux
• Operating Systems
• Programming
• Computer Science
• Engineering
• Technology
• Raspberry Pi

操作系统内核的深度探索与实践：从基础到高级 本书是一本为系统级软件开发者精心打造的著作，旨在深入剖析操作系统的核心原理，并提供一套系统性的学习路径，帮助读者掌握嵌入式和实时系统开发的精髓。不同于侧重于应用程序开发或特定硬件平台的指南，本书聚焦于理解操作系统如何在底层运作，以及如何通过精细化的调优和设计来满足高性能、低延迟和高可靠性的严苛要求。 一、 操作系统内核的基石：理解核心概念 本书的开篇将带领读者进入操作系统内核的世界。我们将从最基础的概念入手，例如： 进程与线程管理： 详细阐述进程与线程的区别、创建、销毁、调度策略（如先到先服务、短作业优先、时间片轮转、优先级调度等）以及它们在多任务环境下的交互机制。理解内核如何分配 CPU 时间、管理进程控制块（PCB）和线程控制块（TCB），是掌握系统行为的关键。 内存管理： 深入讲解虚拟内存、物理内存、内存分配算法（如首次适应、最佳适应、最差适应）、内存映射（mmap）、页面置换算法（如 LRU、FIFO）以及内存保护机制。了解这些概念对于优化程序性能、防止内存泄漏以及确保系统稳定性至关重要。 中断与异常处理： 剖析中断的产生、中断向量表、中断服务程序（ISR）的编写以及异常处理流程。理解中断在硬件与软件交互中的作用，以及如何高效地响应外部事件，是实时系统设计的基础。 设备驱动程序： 讲解设备驱动程序的开发模型，包括字符设备、块设备和网络设备驱动的通用接口。读者将学习如何与硬件进行直接交互，如何处理 I/O 请求，以及如何注册和管理设备。 二、 嵌入式系统开发的挑战与解决方案 在掌握了操作系统内核的基础知识后，本书将转向嵌入式系统开发特有的挑战。我们将重点关注： 实时性分析与设计： 深入探讨实时系统的定义，包括硬实时和软实时。学习如何进行实时性分析，估算任务的执行时间，识别和消除潜在的延迟源。本书将介绍诸如周期性任务、优先级继承、优先级天花板等实时调度技术，以确保任务在规定时间内完成。 并发与同步机制： 讲解在多任务环境下，如何安全有效地管理共享资源。详细阐述互斥锁（mutex）、信号量（semaphore）、条件变量（condition variable）、读写锁等同步原语的使用场景和实现细节。理解死锁的产生原因及其避免策略是并发编程的核心。 嵌入式 Linux 的深入剖析： 聚焦于 Linux 内核在嵌入式环境下的应用。我们将探讨 Linux 内核的裁剪和配置，如何为资源受限的设备优化内核，以及如何构建定制化的 Linux 发行版。学习交叉编译工具链的使用，以及如何在目标硬件上部署和调试。 文件系统与存储： 介绍嵌入式系统中常用的文件系统，如 JFFS2, UBIFS, YAFFS 等，以及它们在 NAND/NOR 闪存上的特性和优化。学习如何管理嵌入式设备的存储，以及如何保证数据的一致性和持久性。 三、 高级主题与实践技巧 为了进一步提升读者的技术水平，本书还将涵盖一些高级主题和实践技巧： 性能调优与故障排查： 提供一系列的性能分析工具和技术，如 `perf`, `strace`, `ltrace` 等，帮助读者识别性能瓶颈。学习如何通过内核参数调优、代码优化和算法改进来提升系统性能。同时，本书也将讲解常见的系统故障排查方法和技巧，帮助读者快速定位和解决问题。 嵌入式网络通信： 深入研究嵌入式设备之间的网络通信协议，如 TCP/IP、UDP、MQTT 等。学习如何进行网络编程，如何处理网络连接、数据传输和错误恢复。 系统集成与部署： 讲解如何将开发好的软件集成到嵌入式系统中，包括固件的构建、烧录和更新。学习如何进行系统测试和验证，确保系统在实际应用中的稳定性和可靠性。 低功耗设计： 探讨在资源有限的嵌入式设备中实现低功耗的策略，包括CPU休眠、设备电源管理以及软件层面的功耗优化技术。 本书的内容设计严谨，逻辑清晰，旨在帮助开发者不仅能够理解操作系统的工作原理，更能将这些知识融会贯通，应用于实际的嵌入式和实时系统开发项目中。通过理论讲解与实际案例相结合的方式，读者将逐步成长为能够独立解决复杂系统问题的资深开发者。

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作为一本“第二版”，它体现了作者对技术发展趋势的敏锐洞察力。我注意到书中对现代工具链（如Yocto Project的集成应用）和新的硬件抽象层（HAL）的描述进行了更新和强化。在处理文件系统方面，它不仅仅提到了传统的Ext4，还详细对比了针对闪存优化的JFFS2和UBIFS的适用场景和配置要点，这对现代NAND/eMMC存储介质的应用至关动画出了一张清晰的路线图。此外，书中对设备树（Device Tree）的讲解，从语法到编译，再到内核的加载解析过程，都给出了详尽的图解和实例，这极大地简化了新硬件平台启动的复杂性。这种对前沿技术和实际工程痛点的关注，使得这本书即便是放在当前的开发环境中，也丝毫没有过时感，反而更像是一份经过实战检验的“最佳实践”指南。

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这本书的价值在于其对实时性（Real-time）方面的深入探讨，这部分内容在当前的嵌入式市场中显得尤为珍贵。作者没有停留在标准的Linux内核描述，而是花费了大量篇幅来讲解如何利用PREEMPT_RT补丁集来改造内核，以满足严格的时间约束要求。对于航空航天、工业控制或医疗设备等对延迟要求极高的领域，这些技术细节简直是救命稻草。我发现，书中对中断处理、任务调度器（如SCHED_FIFO, SCHED_RR）的底层机制的剖析，比官方文档还要直观易懂。它巧妙地将理论知识与实际的性能分析工具结合起来，教你如何使用`cyclictest`和性能分析器来诊断和优化系统的响应时间抖动（jitter），这种动手能力上的培养，是我阅读其他书籍时体验不到的。读完相关章节，感觉自己对“硬实时”和“软实时”的界限有了更清晰的认识和掌控力。

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我对书中在系统调试和故障排除部分所提供的策略深感佩服。很多教科书在介绍完原理后就戛然而止，留给读者的往往是无数的“黑箱”问题。然而，这本书却花了相当的篇幅来教授“如何像专家一样思考”——如何通过串行控制台日志（printk）回溯内核崩溃原因，如何使用kdump/kexec进行内存转储分析，以及在无屏幕环境下利用JTAG/SWD接口进行低级别调试。这些内容对于那些被困在嵌入式“深水区”的工程师来说，简直是无价之宝。它将调试过程系统化、流程化，让原本令人头疼的内核级Bug定位变得有章可循，大大缩短了项目周期中至关重要的调试时间。

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这本书的排版和专业术语的引入处理得非常得体，阅读体验流畅且不失专业性。作者的写作风格是那种典型的资深工程师的沉稳叙述，每一个技术点都有坚实的理论基础支撑，同时又避免了过度的学术化，始终保持着面向应用的实用主义基调。我尤其喜欢它在介绍复杂概念时所使用的类比和比喻，它们总能迅速地将抽象的内核数据结构或网络协议栈流程具象化。尽管技术深度很高，但阅读过程中几乎没有感到知识的断裂感，这得益于清晰的章节逻辑和精心的知识点铺陈。可以说，这是一本能够陪伴工程师从初级到资深，并在嵌入式Linux领域持续进阶的必备参考书。

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这本书的封面设计简洁有力，但当我真正翻开它时，发现内容远比预期的要深入和广阔。它不仅仅是一本关于嵌入式Linux的入门指南，更像是一本详尽的实战手册，涵盖了从基础架构到高级调优的各个层面。我尤其欣赏作者在讲解特定概念时所采用的循序渐进的策略，比如在描述内核编译和模块加载时，每一步骤的解释都非常清晰，配上大量的代码示例和配置文件片段，使得即便是初次接触嵌入式系统开发的读者也能迅速上手。书中对特定硬件平台（如ARM架构）的适配细节处理得非常到位，这在很多通用的Linux书籍中是难以找到的宝贵经验。对于需要进行定制化系统构建的工程师来说，这本书提供的视角和方法论极具参考价值，它教会的不仅仅是“如何做”，更是“为什么这样做”，这种深层次的理解对于解决实际项目中遇到的复杂问题至关重要。

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