现代体系结构上的UNIX系统

出版者:人民邮电出版社

作者:希梅尔

页数:289

出版时间:2003-4

价格:39.00元

isbn号码:9787115108760

具体描述

本书首先回顾了与全书其他内容切实相关的UNIX系统内幕。回顾的目的是增进读者对UNIX操作系统概念的了解，并且定义随后使用的术语。本书接下来的内容分为3个部分。第一部分“高速缓存存储系统”介绍了高速缓存体系结构、术语和概念，详细考察了4种常见的高速缓存实现——3种虚拟高速缓存的变体和物理高速缓存。第二部分“多处理机系统”讨论了调整单处理机内核的实现，使之适合于紧密耦合、共享存储多处理机上运行时所面

目录信息

第1章 回顾UNIX内核原理
1.1 引言
1.2 进程、程序和线程
1.3 进程地址空间
1.4 现场切换
1.5 存储管理和进程管理的系统调用
1.6 小结
1.7 习题
1.8 进一步的读物
第一部分 高速缓存存储系统
第2章 高速缓存存储系统概述
2.1 存储器层次结构
2.2 高速缓存基本原理
2.3 直接映射高速缓存
2.4 双路组相联高速缓存
2.5 n路组相联高速缓存
2.6 全相联高速缓存
2.7 n路组相联高速缓存的总结
2.8 高速缓存冲洗
2.9 无高速缓存操作
2.10 独立的指令高速缓存和数据高速缓存
2.11 高速缓存的性能
2.12 如何区分不同的高速缓存结构
2.13 习题
2.14 进一步的读物
第3章 虚拟高速缓存
3.1 虚拟高速缓存的操作
3.2 虚拟高速缓存的问题
3.3 管理虚拟高速缓存
3.4 小结
3.5 习题
3.6 进一步的读物
第4章 带有键的虚拟高速缓存
4.1 带有键的虚拟高速缓存的操作
4.2 管理带有键的虚拟高速缓存
4.3 在MMU中使用虚拟高速缓存
4.4 小结
4.5 习题
4.6 进一步的读物
第5章 带有物理地址标记的虚拟高速缓存
5.1 带有物理标记的虚拟高速缓存的组成
5.2 管理带有物理标记的虚拟高速缓存
5.3 小结
5.4 习题
5.5 进一步的读物
第6章 物理高速缓存
6.1 物理高速缓存的组成
6.2 管理物理高速缓存
6.3 多级高速缓存
6.4 小结
6.5 习题
6.6 进一步的读物
第7章 高效的高速缓存管理技术
7.1 引言
7.2 地址空间布局
7.3 受限于高速缓存大小的冲洗操作
7.4 滞后的高速缓存无效操作
7.5 按高速缓存对齐数据结构
7.6 小结
7.7 习题
7.8 进一步的读物
第二部分 多处理机系统
第8章 多处理机系统概述
8.1 引言
8.2 紧密耦合、共享存储的对称多处理机
8.3 MP存储器模型
8.4 互斥
8.5 回顾单处理机Unix系统上的互斥
8.6 在MP上使用UP互斥策略的问题
8.7 小结
8.8 习题
8.9 进一步的读物
第9章 主从处理机内核
9.1 引言
9.2 自旋锁
9.3 死锁
9.4 主从处理机内核的实现
9.5 性能考虑
9.6 小结
9.7 习题
9.8 进一步的读物
第10章 采用自旋锁的内核
10.1 引言
10.2 巨型上锁
10.3 不需要上锁的多线程情况
10.4 粗粒度上锁
10.5 细粒度上锁
10.6 sleep和wakeup对多处理机的影响
10.7 小结
10.8 习题
10.9 进一步的读物
第11章 采用信号量的内核
11.1 引言
11.2 死锁
11.3 实现信号量
11.4 粗粒度信号量的实现
11.5 采用信号量的多线程
11.6 性能考虑
11.7 小结
11.8 习题
11.9 进一步的读物
第12章 其他MP原语
12.1 引言
12.2 管程
12.3 事件计数和定序器
12.4 SVR4.2 MP的MP原语
12.5 比较MP同步原语
12.6 小结
12.7 习题
12.8 进一步的读物
第13章 其他存储模型
13.1 引言
13.2 Dekker算法
13.3 其他存储模型
13.4 TSO
13.5 PSO
13.6 作为存储层次结构一部分的store缓冲
13.7 小结
13.8 习题
13.9 进一步的读物
第三部分 带有高速缓存的多处理机系统
第14章 MP高速缓存一致性概述
14.1 引言
14.2 高速缓存一致性问题
14.3 软件高速缓存一致性
14.4 小结
14.5 习题
14.6 进一步的读物
第15章 硬件高速缓存一致性
15.1 引言
15.2 写-使无效协议
15.3 写-更新协议
15.4 读-改-写操作的一致性
15.5 多级高速缓存的硬件一致性
15.6 其他主要的存储体系结构
15.7 对软件的影响
15.8 非顺序存储模型的硬件一致性
15.9 软件的性能考虑
15.10 小结
15.11 习题
15.12 进一步的读物
附录A 体系结构汇总
附录B 部分习题的答案
· · · · · · (收起)

读后感

如果你读过pongba的C++多线程内存模型的博文（http://blog.csdn.net/pongba/article/details/1659952），对里面的一些内容抱有疑惑，并且你想从本质上逐步去解决这些疑惑。这本书可以帮你解答影响内存模型在SMP体系上，以及受Cache影响的所有问题。这本书的内容并不单纯面向内...  

从单核的cache设计 引申出 多核smp架构的cache设计，并对单核和多核smp的cache一致性的实现，以及在内核设计时面临的同步和互斥的实现，提供了解决方案。 本书前半部分介绍cache， 后半部分介绍同步和互斥等内核原语的实现方式。 对想了解cache原理和内核原语实现方式的同学有...

从单核的cache设计 引申出 多核smp架构的cache设计，并对单核和多核smp的cache一致性的实现，以及在内核设计时面临的同步和互斥的实现，提供了解决方案。 本书前半部分介绍cache， 后半部分介绍同步和互斥等内核原语的实现方式。 对想了解cache原理和内核原语实现方式的同学有...

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用户评价

这本书的论述逻辑具有极强的递进性，仿佛是按照一个系统从硬件启动到用户程序执行的完整生命周期来构建知识图谱的。我发现它在处理异常和中断管理的部分做得尤为出色。作者详细描述了CPU如何从正常执行流切换到中断处理程序，这个过程中寄存器状态的保存与恢复机制，以及如何确保中断处理的原子性和不可重入性，这对于编写内核模块或调试严重系统崩溃至关重要。书中还穿插了一些历史性的背景介绍，解释了为什么某些设计在早期UNIX系统中被采纳，以及这些设计如何在现代多处理器环境中被巧妙地改造以适应新的需求，比如自旋锁（Spinlocks）到互斥锁（Mutexes）的演变和应用场景区分。虽然这本书的篇幅看起来很厚重，但每一章的知识密度都非常高。我个人认为，这本书的价值不在于让你在短时间内完成阅读，而在于它提供了一个扎实的理论框架，让你在未来遇到任何底层系统问题时，都能有一个清晰的、自上而下的分析路径。它更像是一个需要时间去消化的“内功心法”，而不是一本速查手册。

这本书的封面设计很有意思，采用了非常简洁的黑白线条勾勒出了一个类似电路板的图案，标题和作者信息则以一种复古的打字机字体呈现，给人一种既现代又怀旧的感觉。我最初对这本书感兴趣，是因为我对操作系统底层的运行机制一直抱有强烈的好奇心，特别是那种在现代复杂硬件架构上如何实现高效、稳定的类UNIX环境的工程实现。这本书似乎提供了一个深入挖掘这些底层逻辑的视角。从我翻阅的那些章节片段来看，作者似乎花了大量的篇幅来探讨内存管理、进程调度以及虚拟文件系统的设计哲学。我特别注意到其中对于多核处理器和NUMA架构下，如何优化I/O路径和缓存一致性的讨论，这部分内容展现了作者深厚的系统编程功底。而且，书中使用的图示非常清晰，复杂的数据结构和流程图都被精心绘制，使得原本晦涩难懂的概念变得直观易懂。这本书的难度不低，它不是一本入门指南，更像是一本面向有一定经验的系统工程师或计算机科学专业学生的高阶参考书。它要求读者对C语言和汇编语言有一定的基础认知，才能真正跟上作者的思维步伐，去理解那些在内核态发生的精妙交互。我期待读完之后，能对现代服务器集群环境下的性能瓶颈分析和优化策略有一个全新的认识。

我是在一次技术沙龙上听一位资深架构师强烈推荐这本书的，他提到这本书是理解现代云计算基础设施稳定性的“圣经”之一。我借阅后发现，这本书的叙述风格非常严谨，充满了数学推导和严格的定义。它不像市面上很多流行的技术书籍那样追求“快速上手”，而是致力于构建一个完整且自洽的理论体系。例如，它在讲解系统调用（syscall）的上下文切换时，并没有满足于给出API的调用流程，而是深入到处理器模式（Ring 0 vs Ring 3）的转换机制、中断描述符表（IDT）的查找过程，以及用户态栈到内核栈的精确映射。这种对细节的执着，使得书中每一个结论都有坚实的理论基础支撑。我特别喜欢它在讨论虚拟化技术时，对于Hypervisor如何拦截和模拟硬件资源的部分，它用非常清晰的语言描述了IOMMU的工作原理，这对于理解KVM或Xen这类全虚拟化方案的核心技术点至关重要。虽然阅读过程需要经常停下来查阅相关的硬件手册，但这恰恰证明了这本书的深度和权威性。它不是让你学会“如何使用”一个工具，而是让你理解“这个工具为什么是这样设计”的。对于追求极致性能和安全性的研发人员来说，这本书的价值是无可替代的。

说实话，这本书的装帧和排版对我这种更喜欢动手实践的工程师来说，一开始有些劝退。纸张的质感偏向于传统的教科书，字号偏小，很多代码示例直接嵌入在正文中，没有像现代技术书籍那样使用独立的、高亮显示的区块。然而，一旦我开始专注于内容本身，便会发现这种“朴素”的呈现方式反而带来了一种专注感。作者似乎完全不关心如何“包装”这些知识，而是将全部精力投入到内容的准确性上。我花了好几天时间研究它关于网络协议栈（尤其是TCP/IP的内核实现部分）的章节。书中对拥塞控制算法的演进，从经典的Tahoe到Reno，再到现代BBR的原理分析，简直是一场教科书级别的梳理。它不仅仅是罗列了算法的公式，更重要的是解释了这些算法在有限带宽和高延迟网络环境下的权衡考量。特别是，书中对零拷贝（Zero-Copy）技术在sendfile()和splice()调用中的具体实现路径进行了详尽的图解，我终于明白了数据如何在内核缓冲区和用户缓冲区之间“绕圈子”的性能损耗是如何被最小化的。这本书读起来很费脑子，需要反复推敲，但每读懂一个点，都会有一种茅塞顿开的快感。

这本书的视角非常独特，它不是专注于某个特定发行版（如Ubuntu或CentOS）的具体包管理或工具链，而是回归到UNIX/Linux核心——操作系统的设计哲学和底层接口的抽象层面上。这使得这本书具有极强的跨平台和长久的时效性。我阅读的关于进程间通信（IPC）的那一章，对我产生了极大的启发。它没有停留在简单的消息队列或共享内存的API说明上，而是深入比较了信号量、管道、消息队列以及System V IPC机制各自在并发性、同步开销和数据完整性方面的优劣。作者用一种近乎哲学辩论的方式，探讨了“同步”与“异步”在现代高并发系统设计中的适用场景。这本书的语言风格偏向于学术论文，结构紧凑，很少有闲笔，每一个句子都承载着必要的信息量。对于那些试图设计下一代分布式系统的开发者来说，理解这种基础层面的通信模型是至关重要的。这本书迫使我重新审视我日常开发中依赖的那些“理所当然”的底层服务，让我意识到，在性能的极限边缘，每一个毫秒的节约都源于对这些底层机制的深刻理解。

就是老了点，有没有新版的

就是老了点，有没有新版的

感觉没有多大的价值 作为一本普通参考书

以前总觉得缓存是一个线性平坦的结构，无非就是离cpu近点，访问快点。看完本书后，才知道自己原来是这么弱智。由缓存，内存模型引起的SMP缓存一致性问题往往很难调试且表芯怪异，加上对缓存结构的组织可能会影响到软件程序性能的时候，假如对此一无所知的话，快看这本书吧，她一定能刷新你对cache的理解。

感觉没有多大的价值 作为一本普通参考书