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出版者:机械工业出版社

作者:理查德

出品人:

页数:728

译者:黄陇

出版时间:2008-5

价格:99.00元

装帧:平装

isbn号码:9787111237914

丛书系列:

图书标签:

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深入剖析：现代操作系统内核的奥秘与实践 书名：[请自行代入一个与Windows核心编程无关的，例如：Linux系统程序设计与内核模块开发] 作者：[此处填写一个虚构的资深工程师姓名] --- 内容简介 在当今的计算机科学领域，操作系统（OS）不仅仅是一个管理资源的软件层，它更是应用程序能够高效、安全运行的基石。本书旨在为有志于深入理解操作系统底层机制的开发者、系统架构师和高级技术爱好者提供一本全面、深入且高度实践性的指南。我们聚焦于目前业界应用最为广泛的开源操作系统内核——Linux，详细剖析其设计哲学、核心数据结构、关键算法以及驱动程序开发的全貌。 第一部分：内核基础与启动流程的脉络 本书伊始，我们将从最基础的层面构建读者的知识体系。首先，详细阐述操作系统的核心概念，包括进程与线程的调度模型、内存管理的基本原理（如虚拟内存、分页机制）。随后，我们将重点剖析Linux内核的启动序列。这部分内容将带领读者穿梭于引导加载程序（如GRUB）与内核初始化代码之间，理解BIOS/UEFI如何交接控制权给内核，以及内存映射、中断描述符表（IDT）的建立、根文件系统的挂载等一系列至关重要的初始步骤。我们不会停留在理论层面，而是会结合实际的汇编代码片段和内核源码路径，展示初始化过程的每一个关键函数调用和状态转换。 第二部分：进程管理与调度机制的精妙设计 进程管理是操作系统的核心职能之一。本书将深入探讨Linux中进程的抽象——`task_struct`结构体，解析其中存储的上下文信息、状态标志以及与调度器交互的关键字段。 调度算法的演进与实践： 我们将详尽解析完全公平调度器（CFS）的内部工作原理，包括虚拟运行时（vruntime）、红黑树的使用，以及如何确保系统公平性。此外，对于实时（Real-Time）任务的处理，如SCHED_FIFO和SCHED_RR策略，也将配以代码示例进行细致讲解。 进程间通信（IPC）： 传统的信号（Signal）、管道（Pipe）到更现代的System V IPC（消息队列、共享内存）以及POSIX IPC，我们将对比它们的性能特点、使用场景和内核实现细节。特别会分析`mmap()`系统调用在实现共享内存时的底层机制。 第三部分：内存管理的深度探索 内存管理是决定系统性能的关键因素。本书将系统地梳理Linux的内存管理框架，涵盖从物理内存分配到虚拟地址映射的完整链路。 物理内存管理： 深入讲解伙伴系统（Buddy System）的分配与回收算法，以及如何处理内存碎片化问题。针对特定硬件需求的“区（Zone）”划分（如DMA、Normal、HighMem）的意义与作用将被清晰阐述。 虚拟内存与页表： 我们将解析多级页表结构（PGD, PUD, PMD, PTE），展示CPU如何通过硬件机制将虚拟地址转换为物理地址。关于缺页异常（Page Fault）的处理流程，从硬件捕获到内核介入、寻找页帧、甚至可能触发换出（Swapping）的过程，将以流程图和内核函数调用栈的形式清晰呈现。 内核内存分配： 除了用户空间内存，内核自身对内存的需求也至关重要。我们会详细分析Slab/SLUB/SLOB分配器的设计哲学，解释其如何高效地管理内核数据结构所需的缓存。 第四部分：系统调用接口与内核交互 系统调用是用户空间与内核空间通信的唯一合法途径。本书将系统分析Linux的系统调用机制。 系统调用的执行路径： 从用户空间的`glibc`封装层（如`syscall()`指令），到内核入口点，再到系统调用表（`sys_call_table`）的查找与执行，每一步都将进行详尽的剖析。 系统调用参数传递与返回值： 特别关注32位和64位架构下参数的传递约定（寄存器使用），以及错误码（如`errno`）的设置机制。 第五部分：设备驱动与内核模块开发实战 理解内核的最终目标之一是能够与之交互，最常见的方式即是编写设备驱动程序。本书将提供详尽的Linux设备驱动程序（LKD）开发教程。 字符设备驱动开发： 涵盖`cdev`的注册、`file_operations`结构体的实现（`open`, `read`, `write`, `ioctl`等），并重点讲解并发控制（自旋锁、互斥体）在驱动程序中的应用。 中断处理： 详细介绍如何注册和处理硬件中断，区分顶半部（Top Half，快速执行）和底半部（Bottom Half，延迟执行，如Tasklets和Workqueues）的设计思想，确保系统响应速度。 内核模块的生命周期： 从`module_init()`到`module_exit()`的完整过程，讲解模块参数、符号导出与引用，以及如何使用`printk`进行内核级日志输出。 第六部分：高级主题：I/O子系统与文件系统 最后，本书触及了影响系统性能的I/O架构。 块设备I/O栈： 剖析从应用程序发起I/O请求到最终硬件执行之间的复杂链路，包括文件系统层、通用块层（Bio结构）以及I/O调度器的作用。 虚拟文件系统（VFS）： 阐述VFS如何为不同的具体文件系统（如Ext4, XFS）提供统一的接口抽象，重点分析`superblock`, `inode`, `dentry`, `file`等核心结构的作用。 目标读者 本书假定读者已具备扎实的C语言基础，并对计算机体系结构（至少是汇编语言的基本概念）有所了解。它适合于希望从“使用”操作系统深入到“理解和修改”操作系统的系统程序员、嵌入式开发人员、性能优化专家以及致力于操作系统内核研究的学生和工程师。通过阅读本书，读者将获得构建、调试和优化高性能、稳定系统的必备知识和实践能力。

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第一遍读过去肯定要忘，东西太多了。至少要读两遍。 btw，第4版有关于window messaging的一章，不知道为啥第5版里删掉了。  

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刚刚看Part1。 之前读过上一版的书，帮助很大。 这本书里加了不少新东西，内容也非常有深度。  

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大二的时候就仰慕这本书了，直到现在才有时间好好地细读，感觉不错，很优秀，特别是学习windows的线程模型，win32多线程编程这本书已经是经典了，但是这本书关于线程方面觉得更加优秀  

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我总觉的这本书是我看过最好的书，对我的触动很大。我看的时候刚好大学讲完操作系统。OS课程理论性太强了，一大堆东西都是停留在概念上，我总觉得，从OS理论到OS实现，总是少了一层知识，很多知识都连接不起来。比如，上个OS课的人基本都可以说出内核态是什么概念，但是...  

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这本《Windows核心编程》简直是为我这种热衷于系统底层、渴望掌控一切的开发者量身打造的宝典。我记得第一次翻开它的时候，就被它那种直击灵魂的深度所震撼。它不像市面上那些泛泛而谈的教程，只是教你调用几个API函数，而是真正深入到Windows操作系统的内核，剖析了进程、线程、内存管理、同步机制这些基础却又至关重要的概念。阅读的过程，与其说是学习，不如说是一场探险，带领我穿梭在复杂的内核数据结构和系统调用之间。书中对线程调度和上下文切换的讲解尤为精彩，用生动的比喻和详尽的图示，将原本晦涩难懂的底层逻辑变得清晰可见。我尤其欣赏作者那种严谨的学术态度，每一个技术点的阐述都建立在对操作系统原理深刻理解的基础上，绝不含糊。读完之后，我感觉自己对Windows的运行机制有了一个全新的、几乎是“上帝视角”的认识，再看那些平时觉得理所当然的系统行为，都充满了敬畏。这本书，绝对是每一个想在Windows平台上做出高性能、高可靠性软件的工程师的必备藏书，没有之一。

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说实话，我本来以为这本书会像很多技术书籍一样，读起来枯燥乏味，充满了晦涩的术语和让人打瞌睡的公式。但《Windows核心编程》完全颠覆了我的预期。它在讲解复杂概念时，总是能找到一个非常巧妙的切入点，让技术细节不再冰冷。比如，它在讨论I/O完成端口（IOCP）时，没有直接堆砌晦涩的文档术语，而是先从一个高并发服务器的性能瓶颈入手，引导读者去思考为什么传统的异步模型不够用，然后再自然而然地引出IOCP的设计哲学——那种事件驱动和线程池结合的优雅。这种“问题-思考-解决方案”的叙事结构，极大地提升了阅读的代入感和学习效率。更难得的是，它对内存管理模块的讲解，彻底打通了我之前对虚拟内存、分页、堆栈分配这些概念的疑惑。现在我写代码时，总能下意识地去考虑内存的局部性，代码的性能因此有了质的飞跃。这本书的价值，不在于让你记住多少API，而在于培养你一种深入底层、系统性解决问题的思维模式。

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与其他号称“深入”的书籍相比，《Windows核心编程》的难度曲线设置得非常科学。开篇可能需要一些耐心去适应其详尽的描述风格，但一旦跨过最初的门槛，后面的内容就会像滚雪球一样，知识点之间相互印证，形成一个完整的知识体系。它对安全特性的讲解，比如令牌（Token）管理、权限提升的机制，让我对Windows的安全模型有了颠覆性的认识。我过去总以为权限控制只是简单的“管理员”和“普通用户”的区别，但这本书揭示了其背后复杂的安全描述符和访问控制列表（ACL）体系。阅读过程中，作者会不时地提醒我们，底层机制的变更往往会影响上层应用的兼容性，这种前瞻性的视角非常宝贵。对于那些希望深入理解Windows安全策略、或者想要构建需要高权限操作的定制化工具的读者来说，这本书提供的安全知识深度是其他任何入门或中级读物都无法比拟的，它让你从“使用者”真正蜕变为“理解者”。

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我是一个对图形界面编程比较感兴趣的开发者，所以很多关于底层进程和线程的书籍对我来说略显“重口”。但是，为了能更好地理解MFC和Win32 GDI的渲染流程，我还是硬着头皮开始啃这本《Windows核心编程》。出乎意料的是，它在用户模式和内核模式的交互部分，解释得极其到位。书中详细剖析了图形设备接口（GDI）的内部工作原理，以及它如何巧妙地在用户空间和内核空间之间架起一座桥梁。当我了解到那些看似简单的绘图操作背后，需要经过多少次上下文切换和句柄验证时，我对微软工程师的智慧充满了敬佩。特别是关于消息循环和窗口过程（Window Procedure）的论述，不仅解释了为什么窗口消息的处理需要遵循特定的模式，还为我优化复杂的UI同步问题提供了理论指导。这本书的好处在于，即便是专注于应用层开发的读者，也能从中汲取到构建健壮、响应式界面的关键养分，它把“上层建筑”和“下层地基”完美地连接了起来。

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如果用一个词来形容我读完这本《Windows核心编程》的感受，那就是“醍醐灌顶”。在此之前，我总是在努力地调试那些偶尔出现的、毫无征兆的系统级崩溃，每次都像在黑暗中摸索。这本书提供了一套完整且自洽的调试和诊断方法论。它不仅讲解了如何使用诸如Process Explorer这类工具，更重要的是，它教会了我应该从哪个角度去思考问题——是线程死锁？是资源竞争？还是不当的内核对象引用？书中对同步原语的深入剖析，比如互斥量、信号量和条件变量的细微差别及其适用场景，让我学会了如何优雅地编写多线程代码，而不是粗暴地堆砌锁机制。我尤其喜欢它在讲解错误码和异常处理时展现出的那种对现实世界复杂性的尊重，告诉你系统出错时应该如何系统性地追踪源头。这不再是一本单纯的技术手册，更像是一本资深系统工程师的“经验之谈”，充满了实战智慧。

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不同的平台，不同的哲学

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涉及windows的核心概念。个人认为在需要用到相关技术时可以仔细看下。否则，只要粗看一遍，知道讲了哪些技术就可以。

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不同的平台，不同的哲学

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