深入Linux内核架构与底层原理（第2版）9787121436895
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作者刘京洋
出版社电子工业出版社
ISBN9787121436895
出版时间2022-07
装帧平装
开本16开
定价139元
货号31482788
上书时间2024-09-23
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作者简介
刘京洋，从事Linux内核相关研发十余年，工作内容包括对内核子系统的实际产业应用。尤其擅长网络研发与性能调优，对Linux之外的操作系统同样兴趣浓厚。目前，在腾讯前沿技术中心从事云游戏研发工作。
目录
第1章 操作系统总览1
1.1 操作系统简介1
1.2 如何形成一个内核4
1.3 主要操作系统与Linux的对比6
1.3.1 Linux和Android6
1.3.2 Windows下Linux运行环境的发展8
1.3.3 Fuchsia OS与Windows、Linux的对比9
第2章 系统结构15
2.1 Linux内核整体结构15
2.1.1 内核模块17
2.1.2 内核符号表23
2.2 Linux内核数据结构25
2.2.1 链表与哈希表25
2.2.2 双向链表26
2.3 hlist28
2.3.1 llist34
2.3.2 树与IDR37
2.3.3 xarray38
第3章 锁与系统调用46
3.1 原子操作47
3.1.1 内存一致性51
3.1.2 原子类型定义54
3.1.3 cmpxchg实现56
3.2 引用计数60
3.3 自旋锁65
自旋锁的性能77
3.4 读写锁与顺序锁79
3.5 信号量82
3.6 读写信号量86
3.6.1 获得读锁87
3.6.2 锁状态与锁交接90
3.6.3 锁持有92
3.6.4 等待链表94
3.6.5 读锁慢速路径99
3.7 互斥锁103
3.8 RCU锁110
3.8.1 RCU锁基本接口114
3.8.2 grace period等待115
3.8.3 SRCU117
3.8.4 RCU锁、读写锁与顺序锁对比118
3.8.5 hlist中的RCU锁119
3.8.6 reuseport中的RCU锁121
3.9 引用计数123
percpu-ref124
第4章 信号、中断与系统调用129
4.1 信号129
4.1.1 Linux信号处理机制的设计129
4.1.2 Windows的Event语义设计139
4.2 中断141
4.2.1 IDT（中断描述符表）141
4.2.2 IPI中断148
4.3 系统调用156
4.3.1 系统调用原理156
4.3.2 vsyscall与VDSO163
4.3.3 系统调用截断168
第5章 Linux系统的启动与进程171
5.1 Linux启动过程的组件171
5.1.1 启动过程相关组件171
5.1.2 最小系统的制作和启动182
5.2 内核启动流程：EFI stub183
5.3 进程199
5.3.1 进程概述199
5.3.2 进程内存和PID201
5.3.3 进程生命周期205
第6章 调度220
6.1 任务调度220
6.1.1 调度优先级220
6.1.2 上下文切换223
6.1.3 运行队列与调度类228
6.1.4 调度域、调度组与调度实体230
6.1.5 TTWU（唤醒）239
6.2 时钟244
6.2.1 时钟概念244
6.2.2 计时器与定时器248
6.3 Futex系统调用256
6.4 C-State263
第7章 内存管理275
7.1 地址空间275
7.1.1 64位Linux地址空间275
7.1.2 32位Linux地址空间276
7.2 寻址280
7.2.1 64位下的寻址280
7.2.2 Intel的硬件四级寻址过程284
7.2.3 操作系统的页状态和权限控制291
7.2.4 页框回收算法293
7.2.5 段寄存器301
7.3 堆内存管理306
7.3.1 用户空间与内核空间的堆内存管理306
7.3.2 Buddy思想与Slab思想307
7.3.3 内存回收（PFRA）314
7.3.4 BDI316
第8章 存储319
8.1 VFS319
8.1.1 文件句柄与文件描述符表319
8.1.2 _alloc_fd、fd_install、dup2与close_on_exec322
8.1.3 open系统调用325
8.1.4 flock文件锁与文件内容锁328
8.2 通用块层339
8.2.1 通用块层功能概览339
8.2.2 bio和bio_set342
8.2.3 request和request_queue343
8.2.4 电梯算法345
8.3 缓存层354
8.3.1 Linux与Windows在缓存设计上的不同354
8.3.2 Linux下的缓存机制355
8.4 文件系统与Ext4362
8.4.1 Linux文件系统的特性与框架362
8.4.2 文件系统的种类367
8.4.3 文件系统的抽象：VFS372
8.4.4 Ext4文件系统实践375
8.5 预读机制383
8.5.1 预读机制框架383
8.5.2 预读算法388
第9章 套接字（socket）393
9.1 socket概览393
9.1.1 socket类型与接口394
9.1.2 Linux socket连接模型397
9.1.3 Linux socket的锁398
9.1.4 epoll400
9.2 Netlink402
9.2.1 Netlink消息格式402
9.2.2 Netlink功能模块406
9.2.3 genetlink的使用408
9.2.4 inet_diag模块410
9.2.5 RTNETLINK414
9.3 BPF与eBPF418
9.3.1 BPF419
9.3.2 eBPF422
第10章 网络430
10.1 网络架构430
10.2 IP434
10.2.1 路由条目的意义434
10.2.2 IP管理437
10.2.3 IP隧道439
10.3 TCP446
10.3.1 TCP的无损特性446
10.3.2 TCP的连接状态447
10.3.3 TCP拥塞控制452
10.4 负载均衡460
10.4.1 负载均衡的核心技术点460
10.4.2 四层负载均衡常见架构461
10.4.3 一致性哈希和分布式哈希463
10.5 网络服务质量与安全性465
10.5.1 TCP安全性465
10.5.2 QoS469
10.5.3 NAT472
10.6 netfilter475
第11章 设备管理479
11.1 设备模型479
11.1.1 sys文件系统479
11.1.2 设备变化通知用户端484
11.1.3 设备类型485
11.2 tty子系统491
11.2.1 tty框架与ttyS硬件491
11.2.2 terminal硬件493
11.2.3 tty结构494
11.2.4 getty、login与shell496
11.2.5 /dev/ptmx与/dev/pts/n496
11.2.6 SSH501
11.3 PCI与USB502
11.3.1 PCI502
11.3.2 USB510
第12章 二进制516
12.1 二进制原理516
12.1.1 编译、链接与执行516
12.1.2 裸程序518
12.1.3 加载器519
12.1.4 链接过程523
12.2 ELF格式525
12.2.1 ABI525
12.2.2 ELF529
12.3 函数调用约定547
12.4 二进制安全552
内容摘要
本书主要描述Linux系统的总体框架和设计思想，包含很多可以直接操作的实例。编写本书的目的是希望读者对Linux系统背后的逻辑有一个全面的了解。本书对比较核心且常用的技术点有更加深入的解释，对实际使用Linux系统工作大有裨益，同时，选择重点的方向进行源码级深度分析，包含大量的案例，而且增加了与Windows同类操作系统的对比，涉及Fuchsia?OS和Android系统的一些实现，对操作系统的描述更清晰。 本书适合Linux系统开发人员、嵌入式系统开发人员阅读，也可供计算机相关专业的师生阅读。
主编推荐
"（1）解释透彻。Linux发展至今已经超过25年，源代码融合了不同时期的演进和变化，回顾当时的背景，有助于清晰了解源代码作者的意图和目标。
（2）实践性强。本书中的很多案例都可以作为实验，感兴趣的读者可在单机环境或者虚拟机环境完成。"
媒体评论
"身处这巨变的世界，有人选择做观众，有人选择做棋手。这是操作系统领域难得的一本基础的工具型技术手册，文字和代码不仅体现了作者在技术上的高度，而且体现出作者在科技创新领域的担当与高维度思考。我从事科技创新领域的风投工作已有十余年，见到的成果大部分都是具体技术从书架到货架的过程，而本书作者放弃在商业领域的机遇，选择十年如一日地在操作系统国产化道路上耕耘，向作者及所有坚持科技底层创新的工程师致敬！期待读者通过本书进入“棋手”的世界，共筑中国科技底层创新之路！
孙德寿
温氏投资董事总经理
本书作者有多年内核研发经验，对Linux 内核架构、原理、机制进行了深入解读。和业界同类书相比，本书在剖析代码的同时增加了很多实战案例，相信无论是对内核工程师还是爱好者都大有裨益。
代雷
华为RTOS首席架构师
京洋在读书期间就已展现出对计算机系统底层架构的浓厚兴趣和超强理解力，工作后更是在行业内深耕实战多年，希望他的这部“心血之作”可以为你打开一扇思维之门，洞见计算机世界！
黄晓
中山大学副教授
作者在Linux内核方面有着多年的研究和实践经验，对内核各个子模块的设计与原理进行了很好清晰的阐述，可以很好地帮助读者阅读Linux内核源码。本书对内核4.x、5.x等新版本在各个模块上的改进点及改进原因做了详细的解读和说明，对从事相关软件开发工作的读者会有很大的帮助。
孙汉标
小米路由软件研发负责人，Linux内核与驱动专家 "
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