iMac For Dummies (For Dummies (Computer/Tech)) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:For Dummies

作者:Mark L. Chambers

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:2008-04-14

价格:USD 21.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780470133866

丛书系列:

图书标签:

• iMac
• macOS
• Apple
• Computer
• Technology
• Beginner
• Tutorial
• Reference
• Desktop
• Guide

《深入解析现代操作系统原理与实践》 一本面向技术爱好者、系统架构师及专业开发人员的深度指南 --- 导言：理解数字世界的基石 在信息技术飞速发展的今天，我们每天都在与各种复杂的软件和硬件系统交互。然而，驱动这些交互的核心，是那套沉默而强大的系统——操作系统。它们负责资源调度、内存管理、进程间通信，以及为上层应用提供稳定可靠的运行环境。《深入解析现代操作系统原理与实践》旨在揭开这些复杂机制的面纱，为读者提供一个从理论到实践的全景式视角，深入理解现代多任务、多用户操作系统的内部运作机制。 本书并非侧重于某一特定商业化操作系统的操作手册，而是专注于跨越平台边界、适用于所有先进操作系统的核心设计哲学、底层算法和工程实现。我们假设读者已经具备了基本的计算机科学背景，熟悉数据结构与算法，并希望将知识提升到系统内核与驱动层面。 第一部分：操作系统基础架构与设计哲学（Foundational Architectures and Design Philosophies） 本部分将构建理解现代操作系统的理论框架。我们将探讨操作系统的演变历程，从早期的批处理系统到现代的分布式、实时操作系统，分析不同设计目标如何塑造了今天的内核结构。 第一章：内核的本质与层次化结构 内核模式与用户模式的切换： 详细分析特权指令、系统调用（System Calls）的陷阱/中断机制，以及上下文切换（Context Switching）的性能开销和优化。 单体内核、微内核与混合内核的权衡： 深入剖析每种架构的优缺点，重点研究模块化设计如何影响系统的可维护性、安全性和性能。我们将以Linux、macOS（基于Darwin）和Windows NT的内核设计为例进行对比分析。 引导过程（Boot Process）的初始化序列： 从固件（如UEFI/BIOS）到加载初始用户空间进程（如`init`/`systemd`）的完整流程解析，包括内存的初步映射和硬件抽象层的建立。 第二章：进程与线程管理：并发性的核心 理解并发执行是操作系统的关键。本章将超越简单的“进程”定义，深入探讨其内部数据结构和调度策略。 进程控制块（PCB）的精确结构： 探讨寄存器状态、打开的文件描述符表、内存空间描述符等关键信息的存储与维护。 现代调度算法的数学模型： 详述分时调度（Time-Sharing）、优先级继承/提升协议（Priority Inheritance/Ceiling Protocols）在实时系统中的应用，以及CFS（Completely Fair Scheduler）等复杂调度器的实现细节，包括时间片分配的公平性度量。 线程模型与用户级/内核级线程的映射： 分析M:N模型带来的挑战，以及线程同步原语（互斥锁、信号量、条件变量）的内核级实现原理，包括如何保证原子性。 第二部分：内存管理与虚拟化（Memory Management and Virtualization） 内存是系统中最昂贵且最敏感的资源。本部分将侧重于如何高效、安全地管理物理内存并向应用提供无限的“错觉”。 第三章：虚拟内存机制的深度剖析 分页（Paging）与分段（Segmentation）的融合： 重点讲解页表结构（如多级页表、倒排页表）的内存占用与查找效率之间的矛盾，以及TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理与缓存失效处理。 缺页中断（Page Fault）的处理流程： 详细阐述内核如何响应一次缺页中断，包括查找交换空间、从磁盘加载数据，以及地址空间映射的动态更新。 内存保护与地址空间隔离： 探讨权限位、用户/内核访问级别是如何在硬件层面强制执行内存隔离的。 第四章：内存分配器与内核堆管理 内核自身的内存分配策略对系统性能至关重要。 内核堆（Kernel Heap）的挑战： 为什么标准的用户态分配器（如`malloc`）不适用于内核？ slab/slub/slob 分配器机制： 深入解析这些为内核对象定制的分配策略，如何解决小对象分配的碎片化问题，以及如何优化缓存友好性。 内存碎片化管理： 讨论内部碎片与外部碎片，以及内核如何使用伙伴系统（Buddy System）来管理物理内存页框。 第三部分：I/O系统与文件系统（Input/Output Systems and Filesystems） 现代操作系统必须高效地与外部世界（磁盘、网络）交互。 第五章：中断、异常与异步I/O 中断处理链条： 从硬件中断信号（IRQ）到中断描述符表（IDT），再到中断服务例程（ISR）的执行顺序，分析中断延迟的来源。 DMA（直接内存访问）的工作方式： 解释DMA控制器如何解放CPU，实现高效的数据传输，以及驱动程序中DMA缓冲区的映射与同步问题。 异步I/O模型（AIO）： 比较同步I/O、阻塞I/O、非阻塞I/O和异步I/O的编程模型差异，并探讨基于事件通知机制（如epoll、kqueue）的设计优势。 第六章：持久化存储与文件系统设计 文件系统的逻辑结构： 详细解析inode、超级块、数据块和目录项之间的关系。 日志与写排序（Write Ordering）： 探究Journaling机制（如ext4、NTFS）如何保证文件系统在系统崩溃时的一致性，以及写回（Write-back）与写穿（Write-through）策略对性能和安全性的影响。 块设备的抽象： 探讨I/O调度器（如Deadline, Noop, CFQ/BFQ）如何优化磁盘I/O请求的排序，以适应不同负载的性能需求。 第四部分：系统安全与可靠性（System Security and Reliability） 在网络化的今天，操作系统必须具备强大的防御能力。 第七章：隔离性与权限控制 MAC与DAC模型： 深入对比自主访问控制（DAC）和强制访问控制（MAC），并分析如SELinux/AppArmor在内核中的实现方式。 安全增强的系统调用： 探讨如何通过沙箱技术（如Namespaces, Cgroups）来限制进程对资源的访问，实现容器化隔离的基础。 内核的完整性保护： 讨论代码签名、内核地址空间布局随机化（KASLR）等技术如何抵御内核级别的攻击。 结论：未来的操作系统趋势 本书的最后将展望操作系统领域的前沿研究方向，包括硬件辅助虚拟化在系统安全中的作用、基于内存安全的语言（如Rust）在内核开发中的潜力，以及面向大规模并行处理（Massively Parallel Processing）的新型调度架构。 --- 目标读者群： 具备C/C++编程经验，希望深入操作系统内核代码的软件工程师。 系统架构师，需要量化和优化系统资源分配策略的专业人士。 计算机科学专业的高年级本科生或研究生，作为高级操作系统的选修课程参考教材。 学习本书后，您将能够： 1. 清晰解释现代多核CPU上进程与线程的生命周期。 2. 设计和调试复杂的内存分配与回收策略。 3. 理解并分析系统性能瓶颈（如上下文切换、I/O等待、缓存未命中）。 4. 掌握不同文件系统日志机制的恢复原理。 5. 从系统调用的角度，评估应用程序的安全性和资源使用效率。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆