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出版者:机械工业出版社

作者:(美)Rafeeq Ur Rehman

出品人:

页数:529

译者:

出版时间:2002-1

价格:78.00元

装帧:

isbn号码:9787111094388

丛书系列:

图书标签:

HP-UX
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技术
计算机
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具体描述

本书是一本HP认证的考试指南，涵

深入探索：现代操作系统架构与高效能计算实践本书旨在为系统架构师、高级系统管理员以及对操作系统底层原理有浓厚兴趣的专业人士，提供一套关于现代主流操作系统（如Linux、FreeBSD及部分云原生环境）的深度剖析与实战优化指南。我们完全侧重于当前业界广泛应用且快速迭代的技术栈，旨在提供面向未来的、可迁移的知识体系。 --- 第一部分：新一代操作系统内核与虚拟化基础本部分将彻底摒弃对传统UNIX变体的特定指令集和过时工具的依赖，转而聚焦于构建高性能、高弹性的计算环境所必需的内核机制。第一章：高性能内核设计与调度策略的演进本章详尽阐述Linux内核（特别是采用最新稳定版本的内核，如6.x系列）中，进程与线程调度的核心算法。我们将深入分析CFS（Completely Fair Scheduler）的复杂度优化，并对比其在SMP（对称多处理）和NUMA（非一致性内存访问）架构下的性能差异。重点讨论了实时调度策略（SCHED_FIFO, SCHED_RR）在高并发I/O场景中的应用边界。内容涵盖：内核抢占与延迟控制：如何在确保吞吐量的同时，最小化关键任务的调度延迟。 NUMA感知型调度：内存本地性（Memory Locality）在现代多路CPU系统中的重要性，以及内核如何自动或手动地优化CPU亲和性（CPU Affinity）。 eBPF在内核追踪中的应用：使用eBPF工具集（如BCC/bpftrace）对系统调用、上下文切换和锁竞争进行无侵入式性能画像，替代传统基于探针的调试方法。第二章：内存管理与页表结构的革命本章深入剖析现代操作系统如何管理物理和虚拟内存，重点关注内存超配（Overcommitment）的风险管理和优化技术。虚拟内存（VM）机制的深度解析：学习地址翻译过程，TLB（Translation Lookaside Buffer）的缓存效应及其对性能的影响。页表结构与性能开销：比较四级页表与五级页表的内存占用与查找速度，尤其是在拥有超大物理内存的服务器上。透明巨页（THP）与内存碎片化：分析THP的优点与潜在的“抖动”（Jitter）问题，并提供基于应用特性的最佳配置建议。 Swap机制的现代定位：在SSD/NVMe主导的存储环境中，Swap分区或Swap文件应如何配置，以及ZRAM（内核内存压缩）的应用场景分析。第三章：I/O栈的彻底重构：从块设备到用户空间本章聚焦于现代高性能存储技术（NVMe, RDMA, Persistent Memory）与操作系统I/O子系统之间的协同工作。异步I/O框架（io_uring）：详尽介绍io_uring的架构、提交环（Submission Ring）和完成环（Completion Ring）的工作原理，以及如何利用其零拷贝特性，显著提升网络和存储I/O的效率，这是替代传统AIO和Linux原生异步API的关键技术。文件系统选择与调优：比较XFS、Ext4、Btrfs（以及CephFS/GlusterFS等分布式文件系统）在不同工作负载（如高随机写入、大文件顺序读取）下的性能特征。重点讲解文件系统挂载选项（Mount Options）对延迟和吞吐量的实际影响。块设备层优化：深入理解多路径I/O（MPIO）配置，以及针对NVMe SSD的队列深度（Queue Depth）优化。 --- 第二部分：容器化、云原生网络与系统安全基线本部分将完全聚焦于虚拟化技术的最新发展方向，特别是容器编排和微服务架构下的系统管理挑战。第四章：Cgroups v2与容器隔离机制的原理本章抛弃对早期Cgroups v1版本的分散描述，专注于Cgroups v2的统一层级结构及其在资源限制中的精确控制能力。资源控制的细粒度：如何使用Cgroups精确限制CPU时间、内存使用、I/O带宽和网络流量，并确保资源分配的公平性。命名空间（Namespaces）的隔离深度：剖析PID、Mount、Network、User、UTS和IPC命名空间的组合效应，理解容器的“幻觉”是如何产生的。安全模块集成：讨论Seccomp（安全计算模式）配置文件如何限制容器内进程可调用的系统调用，是构建强隔离容器环境的必备技术。第五章：现代云原生网络栈与数据平面加速本章探讨在Kubernetes等编排环境中，系统管理员如何管理和优化跨越数千个Pod的复杂网络拓扑。 CNI插件的底层实现：解析主流CNI（如Calico/Flannel/Cilium）如何利用Linux内核的虚拟网络特性（Veth Pairs, Linux Bridge, Open vSwitch）。 eBPF与Service Mesh：深入探讨Cilium等项目如何利用eBPF技术在内核层实现服务发现、负载均衡和策略执行，绕过传统用户空间代理（如Envoy）带来的延迟。网络性能调优：优化TCP/IP栈参数（如缓冲区大小、拥塞控制算法如BBR）以适应高延迟、高带宽的云环境。第六章：系统安全态势感知与不可变基础设施本章侧重于构建防御深度（Defense in Depth）的安全策略，而不是传统的基于身份验证的访问控制。 Linux安全模块（LSM）：详细对比AppArmor和SELinux的强制访问控制（MAC）模型，强调如何在生产环境中进行定制化策略的编写和维护。内核加固技术：探讨KASLR（内核地址空间布局随机化）、页表保护（PTE/PUD保护）等机制，以对抗内核级漏洞利用。审计与可追溯性：使用Auditd框架对关键系统事件进行高保真记录，并结合日志聚合系统（如ELK/Loki）实现快速的安全事件响应。 --- 第三部分：自动化、可观测性与灾难恢复策略本部分将系统管理提升到平台工程（Platform Engineering）的高度，关注自动化、前瞻性监控以及如何在“不可变”环境中进行高效变更管理。第七章：配置管理与基础设施即代码（IaC）的深化应用本章假设读者已熟悉Ansible/SaltStack等工具的基础用法，转而探讨如何将它们应用于大规模、复杂拓扑的管理。幂等性与状态机设计：如何设计健壮的Playbook/State文件，以应对网络不稳定或依赖服务延迟导致的执行失败。秘密管理集成：安全地集成Vault、AWS Secrets Manager等工具到自动化流程中，确保密钥和证书不以明文形式暴露在配置仓库中。滚动更新与金丝雀发布策略：利用IaC工具编排应用部署和系统基线更新，确保服务中断时间最小化。第八章：面向未来的可观测性堆栈（Telemetry）本章不讨论传统的SNMP或简单的监控脚本，而是聚焦于分布式追踪、指标采集和日志的结构化处理。指标（Metrics）的黄金信号：采用Prometheus/Thanos架构，学习如何定义SLI/SLO/SLA，并使用Alertmanager配置高效的告警路由。分布式追踪（Tracing）：引入OpenTelemetry标准，理解如何通过Jaeger/Zipkin可视化请求在微服务间的完整生命周期，用于性能瓶颈的准确定位。结构化日志与关联分析：推行JSON格式日志，利用Fluentd/Logstash进行高效的解析和索引，实现指标、日志、追踪三者的关联分析（Three Pillars of Observability）。第九章：备份、恢复与系统快照的极限挑战本章针对现代高可用架构，讨论如何进行快速、一致性的数据保护和灾难恢复演练。卷级快照技术：深入分析LVM快照与文件系统原生快照（如ZFS/Btrfs的CoW特性）在性能和恢复粒度上的优劣。无代理备份与增量同步：探讨使用Restic/BorgBackup等客户端去重技术进行高效、安全的异地备份。不可变备份的验证：强调灾难恢复演练（DR Drill）的自动化脚本编写，确保恢复流程本身是可信赖的，而非仅仅依赖备份数据的完整性。 --- 本书强调的知识体系是面向下一代数据中心和云原生环境的，专注于如何利用现代操作系统的内核特性和工具链，构建出高可用、高性能、安全可控的计算平台。