Programacion En Linux - Con Ejemplos (Spanish Edition) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Kurt Wall

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-01

价格:USD 27.80

装帧:Paperback

isbn号码:9789879460092

丛书系列:

图书标签:

• Linux
• Programación
• Shell
• Bash
• Python
• C
• C++
• Desarrollo
• Software
• Libre
• Código Abierto
• Español

深入解析现代Linux系统编程与实践 一本面向专业开发者、系统架构师及高级Linux用户的权威指南，聚焦于构建高效、可靠且面向未来的Linux应用程序与系统级解决方案。 本卷旨在超越基础命令行的层面，深入探索Linux操作系统的核心机制、高级编程范式以及在现代计算环境中至关重要的性能调优与安全实践。我们不提供任何关于特定编程语言（如Python、Java或特定Web框架）的入门教程，而是专注于操作系统级别的工具、接口和架构设计。 第一部分：Linux内核交互与系统调用深度剖析 本部分将详尽阐述应用程序如何与Linux内核进行高效通信。我们将彻底剖析系统调用的内部机制，不仅仅停留在`syscall()`指令层面，而是追溯到用户空间库（如glibc）如何封装、管理系统调用、处理中断和异常。 进程管理的高级视图： 深入研究`fork()`, `vfork()`, `clone()`等进程创建API的细微差别及其在并发模型中的应用。重点讨论线程与进程的边界模糊性，以及如何利用Cgroups和Namespaces来创建和管理容器化环境的底层基础设施。对实时进程调度（SCHED_FIFO, SCHED_RR）进行详尽分析，并探讨如何通过`sched_setaffinity()`等工具实现精确的CPU亲和性控制。 内存管理与虚拟地址空间布局： 本章将详细解读Linux如何管理内存。内容包括虚拟内存（VM）系统的结构、页表映射的原理、内存分配器（如Slab、Slob、Slub）的工作方式。我们将探讨`mmap()`的各种标志位（MAP_SHARED, MAP_PRIVATE, MAP_ANONYMOUS）对性能和安全性的影响，以及如何利用`mlock()`和`madvise()`进行内存锁定和优化建议。 文件系统与I/O操作的终极优化： 探讨传统POSIX I/O与现代异步I/O（AIO，包括`io_uring`）之间的性能差异。我们将详细分解`read()`, `write()`, `pread()`, `pwrite()`在内核中的路径，分析DMA操作和中断处理对I/O延迟的影响。`io_uring`的结构、上下文描述符的构造以及其相对于传统内核缓冲区的优势将被全面展示，重点在于如何最大限度地减少上下文切换次数。 第二部分：并发、同步与锁原语的底层实现 理解和正确使用并发原语是构建高性能系统的基石。本部分将聚焦于原子操作、内存屏障和互斥机制的硬件和软件实现。 无锁（Lock-Free）编程技术： 深入探讨基于CAS（Compare-and-Swap）的无锁数据结构设计，如循环缓冲区、无锁队列和栈。分析ABA问题及其规避策略。讨论硬件提供的原子指令集（如x86的LOCK前缀）如何映射到C/C++的原子库函数（如GCC的`__sync_fetch_and_add`或C++11/17的``头文件）。 内存模型与屏障： 详细解读`volatile`关键字在现代编译器优化中的局限性，转而专注于`smp_mb()`, `rmb()`, `wmb()`等内核内存屏障的语义。解释这些屏障如何保证指令重排在多核CPU架构下的可见性，以及它们与C++内存模型（std::memory_order）的对应关系。 复杂同步机制的定制： 超越简单的互斥锁（Mutex），我们将分析读者-写者锁（R/W Locks）、自旋锁（Spinlocks）的设计哲学。讨论在不同场景下（如持有时间短、锁粒度细）选择合适同步工具的决策树。 第三部分：网络栈的高性能编程与协议实现 本部分将聚焦于Linux网络子系统的核心接口，以及如何构建能够处理大规模并发连接的网络服务。 Socket编程的演进： 从传统的阻塞式Socket，到非阻塞式（`O_NONBLOCK`），再到基于事件的多路复用技术（`select`, `poll`, `epoll`）。重点分析`epoll`的水平触发（Level-Triggered）与边缘触发（Edge-Triggered）模式的适用场景，并提供基于ET模式优化高并发服务器的代码范例。 内核网络协议栈解析： 探索数据包从网卡进入内核空间到最终被应用程序读取的完整路径。分析TCP/IP协议栈中的关键结构体（如`sk_buff`）。讨论TCP拥塞控制算法（如CUBIC、BBR）对应用程序延迟的影响，以及如何通过`sysctl`接口进行调优。 零拷贝（Zero-Copy）技术实践： 深入研究`sendfile()`, `splice()`, `tee()`系统调用，解释它们如何通过DMA和内核缓冲区减少数据在用户空间和内核空间之间的不必要拷贝，从而显著提升大文件传输和代理服务的性能。 第四部分：系统监控、性能分析与故障排查 掌握诊断和优化生产系统问题的能力是高级Linux开发者的必备技能。本部分将重点介绍内核级的追踪和性能分析工具。 BPF/eBPF 动态追踪框架： 详尽介绍eBPF的架构、虚拟机模型以及其在安全、追踪和网络加速中的革命性应用。演示如何利用`bpf_prog_load`加载自定义程序，并通过kprobes和uprobes钩子（Hooks）精确测量任意函数执行时间、系统调用延迟，而无需重启服务或修改源代码。 性能分析工具链的使用： 深入掌握`perf`工具的使用。讲解如何通过`perf record`捕获硬件性能计数器（PMC）事件、缓存未命中、TLB缺失等底层指标，并使用`perf report`生成火焰图（Flame Graphs）或冰柱图（Icicle Graphs），实现精准的性能瓶颈定位。 系统日志与调试： 分析Linux内核日志机制（printk, dmesg）的异步特性，以及如何利用`ftrace`进行内核函数级别的追踪。讨论如何配置和解释`/proc`和`/sys`文件系统中的系统状态信息，以进行深层次的故障诊断。 本书风格： 语言精确、技术性强，假设读者已具备扎实的C语言基础和对操作系统基础概念的理解。本书旨在提供“为什么”和“如何”的深度解释，而非仅仅停留在“是什么”的表面描述。

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这本书，说实话，拿到手的时候我内心是有点忐忑的。封面设计得相当朴实，甚至可以说有点过时了，这让我立刻联想到了那些内容扎实但外表沉闷的技术书籍。我通常更偏爱那些有现代感、图文并茂的排版，但既然是学习Linux编程，内容为王，外观什么的就只好放在一边了。我翻开目录，第一眼就被其详尽的结构吸引住了。它似乎没有走时下流行的那种“快速入门，五分钟精通”的路线，而是采取了一种自底向上、循序渐进的教学方法。从最基础的Shell环境配置讲起，逐步深入到C语言在Linux下的编译和调试，再到高级的主题，比如系统调用、进程间通信，甚至还涉及了一些网络编程的基础概念。这种结构安排，对于一个自学者来说，无疑是极大的福音，它提供了一个清晰的路线图，让人知道每一步应该掌握什么，以及下一步的知识点将如何建立在当前的基础上。我特别注意到它在解释概念时，总是会穿插一些历史背景或者设计哲学，这使得学习过程不仅仅是机械地记忆命令和语法，而是对整个Linux生态系统有一个更深层次的理解。虽然初步印象比较传统，但内容的深度和广度，让人感觉这是一部可以长期作为参考和进阶指导的工具书。

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我花费了大量时间研究这本书中关于文件系统操作的那几个章节，这部分内容的处理方式真是让人眼前一亮。很多教材在谈论文件操作时，往往只停留在`open()`, `read()`, `write()`这些基础函数上，草草带过权限管理和特殊文件类型。然而，这本书却花费了大量篇幅去剖析inode结构、文件描述符的生命周期，以及在不同I/O模型（阻塞与非阻塞）下的实际性能差异。它没有回避那些晦涩难懂的系统调用参数和标志位，反而通过大量的代码示例——这些例子往往是经过精心挑选和优化的——将抽象的理论具象化了。我记得有一段关于`mmap()`的讲解，作者不仅解释了它如何实现内存映射，还用了一个非常巧妙的小程序演示了它在处理大文件读取时，相比传统`read/write`循环的性能优势。这种详尽的论证和实战演练的结合，对于我这种追求性能优化的开发者来说，简直是如获至宝。阅读这本书的过程，更像是在和一位经验丰富的资深工程师进行一对一的指导，他不仅告诉你“怎么做”，更会告诉你“为什么这样做会更好”，并且会在适当的时候提醒你潜在的陷阱。

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这本书的配图和排版，虽然整体偏向传统，但在关键的流程图和架构图部分，却显示出了极高的专业水准。例如，在解释信号处理机制时，它提供了一个清晰的状态机图，完美地展示了一个进程在接收到信号后，从中断用户态执行流到进入信号处理函数，再到恢复执行的全过程。这种视觉化的辅助工具，极大地缓解了理解操作系统底层复杂交互时的认知负担。我发现，很多时候，一段文字需要反复阅读才能理解的抽象概念，只要对照书中对应的图示，就能瞬间豁然开朗。再者，它对标准库函数和系统调用的引用标注非常规范，几乎每一处调用都会附带相关的POSIX标准章节或手册页的参考，这对于希望进一步查阅官方文档的读者来说，是一个巨大的便利。这本书的作者显然对Linux内核和C标准库的文档了如指掌，并且懂得如何将这些一手资料提炼成易于消化吸收的教学材料，而不是简单地复制粘贴man手册的内容。

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从语言风格上来说，这本书的叙事口吻非常沉稳且具有权威性，丝毫没有那种为了迎合初学者而刻意降低门槛的浮夸感。它假设读者已经具备了基本的编程逻辑思维，因此，它在讲解复杂主题时，不会过多地停留在基础语法复习上，而是直接切入核心难点。例如，在讨论多线程编程和同步机制时，作者对死锁、竞态条件等经典问题的分析，其严谨程度几乎可以媲 চক্ষু教科书级别的论述。我尤其欣赏它处理错误和异常的方式。在展示每一个代码片段时，作者都非常细致地包含了错误检查和处理的逻辑，这在很多快速上手的指南中是被忽略的“不重要”部分。这种对健壮性和可靠性的强调，直接塑造了一种良好的编程习惯。我感觉自己不仅仅是在学习Linux编程的API，更是在学习一种严谨、专业的工程思维。对于那些已经有一定编程基础，想要真正深入理解操作系统层面如何运作的人来说，这种直击本质的叙述方式是最高效的学习途径。

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我最近在尝试构建一个小型高性能日志系统作为个人项目，这本书为我提供了最核心的技术支撑。特别是在网络编程那部分，作者对socket编程的阻塞与非阻塞I/O模型进行了深入对比，并最终推荐了一种结合`epoll`的高效事件驱动模型。书中提供的`epoll`示例代码，逻辑清晰、注释到位，它不仅演示了如何使用`epoll_create`, `epoll_ctl`, 和 `epoll_wait`，还巧妙地将它们集成到了一个简单的服务器框架中，展示了如何高效地处理成百上千个并发连接。我直接基于书中的模板进行修改和扩展，成功地避免了我在初次设计时可能遇到的epoll边缘触发（ET）和水平触发（LT）模式的常见误区。总而言之，这本书不是那种读完一遍就能束之高阁的“入门读物”，它更像是一个知识库，每次当我遇到新的、需要深入挖掘系统底层机制的编程挑战时，总能在其中找到精确、可靠的解决方案和原理阐述。它真正做到了将Linux编程的精髓灌输给读者。

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