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出版者:

作者:LUPA

出品人:

页数:341

译者:

出版时间:2008-10

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787030231741

丛书系列:

图书标签:

• Linux
• 嵌入式
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• 韦东山
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《Linux系统编程深度解析》 本书致力于为读者提供对Linux系统编程核心机制的深入理解，而非对具体嵌入式应用场景的直接指导。我们不聚焦于特定的硬件平台或嵌入式开发板，而是着眼于Linux操作系统底层提供的一系列强大而灵活的编程接口，以及如何有效地利用它们来构建健壮、高效的应用程序。 内容概述： 进程管理与线程同步： 进程创建与控制： 详细讲解`fork()`、`exec()`系列函数的工作原理，包括进程的生命周期管理，如`wait()`、`exit()`等。深入探讨`clone()`系统调用，揭示其在实现线程和更灵活进程派生方面的作用。 进程间通信（IPC）： 覆盖管道（`pipe()`）、消息队列（`msgget()`、`msgsnd()`、`msgrcv()`）、共享内存（`shmget()`、`shmat()`、`shmdt()`）以及信号量（`semget()`、`semop()`）等经典IPC机制。分析每种机制的优缺点、适用场景以及潜在的性能瓶颈。 线程模型与同步： 介绍POSIX线程（pthreads）库，包括线程的创建、 Join、分离，以及线程属性的设置。深入讲解互斥锁（`pthread_mutex_t`）、条件变量（`pthread_cond_t`）、读写锁（`pthread_rwlock_t`）等同步原语，阐述如何避免竞态条件和死锁。 内存管理与虚拟内存： 内存分配： 剖析`malloc()`、`calloc()`、`realloc()`、`free()`等标准库函数的内部实现机制，以及它们如何与内核的内存管理子系统交互。 系统调用与内存： 讲解`mmap()`、`munmap()`等系统调用，揭示它们如何将文件映射到内存地址空间，实现高效的文件I/O和内存共享。 虚拟内存概念： 深入探讨页表、TLB（Translation Lookaside Buffer）等概念，解释虚拟地址如何转换为物理地址，以及内存分页、分段的原理。 文件系统与I/O操作： 文件描述符： 详细讲解文件描述符的概念、生命周期以及其在Linux系统中的核心作用。 标准I/O库： 分析`stdio.h`提供的缓冲I/O函数（如`fopen()`、`fread()`、`fwrite()`、`fprintf()`、`fclose()`）的工作原理，以及它们与系统调用I/O的区别。 系统调用I/O： 深入讲解`open()`、`read()`、`write()`、`close()`、`lseek()`等低级I/O系统调用，对比缓冲I/O和非缓冲I/O的性能差异。 文件属性与操作： 讲解`stat()`、`fstat()`、`access()`等函数，以及文件权限、硬链接、符号链接等概念。 异步I/O（AIO）： 介绍Linux AIO（libaio）的工作原理，以及它在高性能I/O场景下的应用。 网络编程： Socket API： 全面讲解Berkeley Sockets API，包括套接字的创建、绑定、监听、连接、收发数据等。 TCP/IP协议栈： 介绍TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）的基本概念，以及它们在Socket通信中的体现。 并发服务器模型： 探讨同步阻塞I/O、多进程并发、多线程并发、I/O复用（`select()`、`poll()`、`epoll()`）以及异步I/O等实现高并发网络服务的设计模式。 协议族： 简要介绍Linux支持的其他协议族，如Unix Domain Sockets。 信号处理： 信号机制： 详细讲解Linux信号的产生、传递、处理流程，以及`signal()`、`sigaction()`函数的使用。 信号集与阻塞： 介绍信号掩码（`sigset_t`）、`sigprocmask()`、`sigpending()`等机制，理解信号的屏蔽和未决状态。 可靠信号： 讲解`sigwaitinfo()`、`sigtimedwait()`等函数，以及它们在处理信号时的可靠性提升。 进程同步与互斥： 文件锁： 介绍`flock()`和`fcntl()`（F_SETLK, F_SETLKW）提供的文件锁机制，以及它们在防止并发访问共享文件时的作用。 内存区域同步： 探讨如何利用共享内存和信号量（或条件变量）实现进程之间对共享内存数据的同步访问。 本书的独特之处： 本书的侧重点在于“为何”以及“如何”，而非“在什么情境下”。它提供了一个坚实的理论基础和实践指导，帮助开发者理解Linux操作系统提供的底层服务。无论是为复杂的服务器应用编写高性能的网络服务，还是为资源受限的系统设计高效的后台进程，或者需要精细控制进程间交互，本书都能为您提供必要的知识和工具。我们鼓励读者通过本书提供的代码示例，结合自己的开发环境进行反复实践，从而真正掌握Linux系统编程的精髓。 本书的目标读者是那些希望深入理解Linux底层工作机制，并能利用这些知识来编写更高效、更健壮、更可靠的应用程序的开发者。

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这本书简直是为我量身定做的，特别是对于像我这样初入嵌入式领域，对Linux系统有着强烈学习欲望的“小白”来说，它的价值无可估量。我记得当初接触嵌入式的时候，面对那些复杂的交叉编译环境和满屏的命令行操作，感觉就像在迷雾中摸索，既迷茫又受挫。然而，这本书的叙述方式异常清晰流畅，它没有直接把我扔进深奥的技术细节里，而是像一位经验丰富的导师，一步步引导我建立起对整个嵌入式Linux生态的宏观认知。它从最基础的硬件知识讲起，然后自然过渡到Linux内核的启动流程，最后深入到驱动开发和系统移植。最让我印象深刻的是，它提供的代码示例不仅是罗列一堆代码块，而是伴随着大量的注释和流程图，生动地解释了每一步操作背后的原理。比如，在讲解设备树（Device Tree）的时候，作者用非常直观的比喻，把复杂的树形结构描述得像我们日常生活中整理文件系统一样容易理解。这种层层递进、由浅入深的讲解策略，极大地增强了我的学习信心，让我不再惧怕那些看似高不可攀的技术名词。它真正做到了“实用”，我感觉我不是在读一本理论教材，而是在跟随一本实战手册进行操作，每学完一个章节，我都立刻能在自己的开发板上复现出相应的效果，这种即时反馈的学习体验是其他资料无法比拟的。

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这本书在系统裁剪和定制化方面的阐述，简直是为我这种需要为资源受限设备做优化的工程师准备的“秘籍”。在物联网和边缘计算日益普及的今天，如何用最小的系统资源跑起最核心的功能，是衡量一个工程师水平的重要标准。作者没有局限于使用完整的Debian或Ubuntu发行版进行教学，而是着重讲解了如何基于Buildroot或Yocto这类构建系统，从零开始构建一个最小化的根文件系统。我印象非常深刻的是，关于BusyBox的讲解，它不仅告诉我们BusyBox是个什么东西，还详细演示了如何通过修改其配置文件，只编译我们需要的功能模块，从而将根文件系统的大小控制在几兆字节以内。更进一步，它还涉及到了如何集成实时补丁（RT Patch）的概念，以及如何根据实际应用需求调整内核参数以优化启动时间。这些内容在其他入门或中级教程中是极其罕见的，通常只有在专业级文档或公司内部培训材料中才能找到。阅读完这部分内容后，我对“精简”和“高效”有了全新的认识，也掌握了在不同硬件约束下进行系统优化的核心技能。

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这本书的深度和广度都超出了我的预期，它提供的知识体系不仅仅停留在“会用”的层面，更注重“理解”背后的机制。对于我们这些渴望从初级工程师向资深迈进的人来说，这种对底层原理的剖析至关重要。我特别欣赏作者在阐述内核模块编程时所展现出的那种对细节的执着。它没有简单地介绍`module_init`和`module_exit`这样的基本API，而是深入探讨了模块加载和卸载过程中，内核空间是如何进行内存分配、符号解析以及资源管理的。在我尝试自己编写一个字符设备驱动时，书中的章节关于并发控制和同步机制的讲解简直是救星。它细致地分析了竞态条件可能产生的后果，并对比了自旋锁、互斥体、信号量等不同同步原语的使用场景和性能差异，这让我深刻理解了在多线程环境下编写健壮驱动的重要性。这种深入到操作系统核心层面的讲解，使得我编写的代码不仅能跑起来，而且更加稳定可靠。阅读这本书的过程，就像是完成了一次对嵌入式Linux操作系统内部的精密解剖，让我对整个系统的运行脉络有了脱胎换骨的认识，这对于后续进行性能优化和问题排查是无价的财富。

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这本书的排版和结构设计也体现了极高的专业素养，这对于长时间阅读技术书籍的用户来说至关重要。纸张的质量和印刷的清晰度都很棒，长时间阅读眼睛不容易疲劳。更重要的是，它的章节逻辑组织得非常合理，使得知识的关联性非常强。例如，在讲解网络协议栈（如TCP/IP）的内核实现时，它会巧妙地回顾之前讲过的内存管理和中断处理机制，从而构建一个完整的系统视图，而不是孤立地讲解各个模块。此外，全书的索引和术语对照表做得极其详尽，当我需要快速查找某个函数定义或配置项时，总能迅速定位，这在处理复杂问题时节省了大量时间。整体来看，这本书不仅仅是一本教程，更像是一本可以随时翻阅查阅的“嵌入式系统百科全书”。它平衡了理论的深度、实践的可操作性以及知识的广度，使得无论是自学还是作为团队的参考资料，它都能提供稳定且高质量的支持。我真心认为，对于任何想在嵌入式Linux领域深耕的人来说，这本书都是一个值得反复研读的宝贵资源。

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说实话，市面上很多号称“实用”的嵌入式书籍，往往在实操环节处理得比较敷衍，代码和工具链的配置常常是读者自己摸索的“雷区”。但这本书在这方面表现得非常专业和贴心。它构建了一个非常完整的、与当前主流开发环境高度吻合的实践流程。从我拿到开发板，到完成第一个“Hello World”程序，整个过程中所需的工具链下载、交叉编译器的配置、Bootloader（如U-Boot）的烧录和调试，都被详细地记录了下来。特别值得称赞的是，作者在讲解如何为特定硬件平台（比如ARM架构的开发板）定制内核时，没有使用过于晦涩的术语，而是采用了非常系统化的步骤指导，包括如何正确地配置`menuconfig`选项，如何打补丁，以及如何管理不同版本的内核源码。我曾经花费数周时间都无法解决的一个交叉编译环境下的头文件包含问题，在这本书的一个小章节中，通过一个简洁的脚本和几个关键的环境变量设置，迎刃而解。这种对开发流程的全面掌控和对常见“坑点”的预判与规避，极大地提升了我的开发效率，让我能把更多精力投入到核心逻辑的实现上，而不是被环境配置所困扰。

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