Understanding the Linux Kernel

出版者:O'Reilly Media

作者:Daniel Plerre Bovet

页数:944

出版时间:2005-11

价格:GBP 47.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780596005658

具体描述

In order to thoroughly understand what makes Linux tick and why it works so well on a wide variety of systems, you need to delve deep into the heart of the kernel. The kernel handles all interactions between the CPU and the external world, and determines which programs will share processor time, in what order. It manages limited memory so well that hundreds of processes can share the system efficiently, and expertly organizes data transfers so that the CPU isn't kept waiting any longer than necessary for the relatively slow disks. The third edition of Understanding the Linux Kernel takes you on a guided tour of the most significant data structures, algorithms, and programming tricks used in the kernel. Probing beyond superficial features, the authors offer valuable insights to people who want to know how things really work inside their machine. Important Intel-specific features are discussed. Relevant segments of code are dissected line by line. But the book covers more than just the functioning of the code; it explains the theoretical underpinnings of why Linux does things the way it does. This edition of the book covers Version 2.6 , which has seen significant changes to nearly every kernel subsystem, particularly in the areas of memory management and block devices. The book focuses on the following topics: * Memory management, including file buffering, process swapping, and Direct memory Access (DMA) * The Virtual Filesystem layer and the Second and Third Extended Filesystems * Process creation and scheduling * Signals, interrupts, and the essential interfaces to device drivers * Timing * Synchronization within the kernel * Interprocess Communication (IPC) * Program execution Understanding the Linux Kernel will acquaint you with all the inner workings of Linux, but it's more than just an academic exercise. You'll learn what conditions bring out Linux's best performance, and you'll see how it meets the challenge of providing good system response during process scheduling, file access, and memory management in a wide variety of environments. This book will help you make the most of your Linux system.

作者简介

博韦，计算机科学专业博士，意大利罗马大学Tor vergata分校全职教授。

切萨蒂 数学和计算机科学博士，罗马大学Tor vergata分校工程学院计算机科学系助理研究员。

读后感

因为要做内核相关的东西了，理所当然的买了这本书，刚读了开头就觉得：一本好书让翻译给毁掉了。并不是说技术上不行，而是这些个翻译的态度就不端正！比如刚开始第一页，把SVR写成了SRV，下面的注释中竟然把linus torvalds的名字写错了。虽然不是什么大问题，也不会影响到读者...  

曾几何时，我们为调试成功第一段汇编小程序而欢欣鼓舞，为写完C语言小程序通宵达旦，为自己的数据结构解决了一个实际问题而踌躇满志。再后来我们学习了计算机组成原理或者高级点的计算机系统结构，学习过操作系统的实现和设计，看过算法导论...但好像一切又渐渐变得遥远了，...  

这里没法插图片，完整版（带图片和一些格式调整）见 http://www.manio.org/cn/scheduling-of-linux-view-of-society/ 注：我看的是影印版，写得很好。 Linux内核是一个无比复杂的系统，要想看清大致的脉络也非易事。其实，可以把运行中的Linux想像成一个人类的社会，当中的进...  

好多人说中文版的翻译问题...不过，我不觉得中文版很不好，总体感觉还是可以的。声称因为这些问题看不下去的，我估计原版书也很难看下去。 这本书内容极力做到讲清楚细节，喜欢不厌其烦的讲内核的数据结构，我认为这个是很必要的，如果不说清楚，没办法再细讲下去，只能空说概...  

这本书的英文名是Understanding the linux kernel,怎么翻译成中文就是“深入理解linux内核”，“深入”在哪里，这么喜欢添油加醋，翻译别人的东西就不要自由发挥了，把意思翻译出来就行了，不必要添加这些无关紧要的东西  

用户评价

自从我开始接触 Linux 世界，《理解 Linux 内核》这本书就如同一个常伴我左右的智者，引领我一步步深入理解这个庞大而复杂的操作系统。在这本书之前，我对 Linux 的许多底层机制，例如进程的创建、销毁，以及它们在内存中的具体表现，都只是模糊的概念。然而，通过这本书，我得以将这些概念具象化，理解了进程是如何在内核中被管理，包括进程描述符（task_struct）的构成，以及它们在调度队列中的流转。书中的中断处理部分，更是让我对 CPU 如何响应外部事件有了深刻的理解。我明白了中断是如何被分发的，中断处理程序又是如何被执行的，以及内核如何在这种“打断”的过程中保持系统的稳定性和响应性。内存管理方面，这本书为我详细解析了虚拟内存到物理内存的映射过程，包括页表的作用以及 TLB（Translation Lookaside Buffer）是如何加速这个过程的。我对 Linux 如何管理物理页帧，如何进行页面置换，都有了更清晰的认识。除此之外，关于文件系统，我也从书中学习到了 VFS（Virtual File System）层是如何抽象出统一的文件访问接口，以及 ext4 等具体文件系统是如何在 VFS 之上实现的。这些知识对于我理解文件 I/O 的性能以及进行磁盘相关问题的排查至关重要。这本书的价值在于，它不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方式的引导，让我能够以一种更系统、更深入的方式去理解和分析 Linux 系统。

《理解 Linux 内核》这本书，可以说是我职业生涯中的一本“圣经”。在我之前，我曾经尝试阅读过一些关于 Linux 的书籍，但总感觉隔靴搔痒，无法触及内核的核心。这本书的出现，彻底改变了我的看法。书中对进程间同步和互斥机制的深入讲解，让我明白了在多任务环境下，如何保证数据的安全性和一致性。特别是对于自旋锁、信号量以及互斥锁的详细剖析，让我对它们的使用场景和性能损耗有了更清晰的认识。这对于我在编写多线程程序时避免竞态条件和死锁至关重要。内存管理的部分，更是让我大开眼界。我从未想到过，内存的分配和管理竟然可以如此复杂而又精妙。书中对伙伴系统、 slab 分配器以及 page cache 的讲解，让我理解了 Linux 如何高效地利用物理内存，如何减少内存碎片，以及如何通过 page cache 来加速文件 I/O。这对我进行系统性能优化提供了重要的理论指导。此外，书中对文件系统缓存机制的剖析，也让我对文件读写的性能瓶颈有了更深入的理解。我明白了 page cache 和 buffer cache 的作用，以及它们是如何协同工作的。总而言之，这本书为我提供了一个全面而深入的视角，帮助我理解了 Linux 内核的强大和精妙之处。它不仅教授了我知识，更重要的是，它培养了我一种深入探究问题本质的思维方式，这对我未来的技术发展有着不可估量的价值。

《理解 Linux 内核》这本书，对于我来说，不仅仅是一本技术书籍，更像是一场深入灵魂的洗礼。在此之前，我对 Linux 的理解，更多的是从用户的角度出发，知道如何安装、配置和使用，但内核的内部世界，对我来说，始终笼罩着一层神秘的面纱。这本书的出现，如同拨开迷雾的灯塔，指引我走向了那个更加广阔和深刻的领域。我特别欣赏书中对于系统调用接口的讲解。在我看来，系统调用是用户空间与内核空间之间最直接、最根本的交互方式，理解了它，就等于理解了应用程序是如何向操作系统请求服务的。书中详细阐述了系统调用的工作流程，包括用户态到内核态的切换、参数的传递、以及内核的响应和返回，这让我对应用程序的执行过程有了更清晰的认知。内存管理的部分，我更是投入了大量的时间和精力去钻研。从页帧管理到 slab 分配器，每一个细节都充满了匠心独运的设计。我明白了 Linux 如何高效地利用物理内存，如何处理内存碎片，以及如何通过各种策略来优化内存访问的性能。这本书也让我对进程间的通信（IPC）有了更深入的理解。管道、消息队列、共享内存等 IPC 机制，在书中得到了详尽的解析，让我明白它们各自的特点和适用场景，也让我能够更好地在实际开发中选择合适的通信方式。总的来说，这本书为我打开了一扇通往 Linux 内核世界的大门，它不仅教授了我知识，更重要的是，它培养了我一种深入探究问题本质的思维方式，这对我未来的技术发展有着不可估量的价值。

阅读《理解 Linux 内核》的过程，对我而言是一次思维的重塑。在此之前，我对 Linux 的理解大多停留在命令行操作、系统配置以及应用程序的开发层面，内核对我来说，更像是一个黑箱，虽然知道它在运行，但具体是如何运转的，却知之甚少。这本书就像一把钥匙，打开了我通往内核世界的大门，让我得以窥见其精妙绝伦的内部构造。书中对进程调度那一章的阐述，彻底改变了我对“进程”的认知。我不再仅仅将进程视为一个独立运行的代码块，而是理解了它在内核中是如何被抽象成一个具体的结构，如何被操作系统赋予生命，如何在 CPU 之间被高效地分配和切换。特别是对于 CFS（Completely Fair Scheduler）的讲解，让我深刻体会到了 Linux 在公平性与效率之间所做的权衡，以及背后精巧的算法设计。内存管理的部分更是让我大开眼界，从虚拟内存到页表，再到内存分配器，每一个环节都充满了智慧的闪光。我明白了为什么 Linux 能够管理如此庞大的内存空间，并且还能保持出色的性能，这背后是无数的优化和精心设计。书中对于文件系统的讲解，也让我重新审视了我们每天都在使用的文件和目录，理解了 inode、目录项以及 VFS（Virtual File System）是如何协同工作的，为我解读文件 I/O 的性能瓶颈提供了理论基础。更令我印象深刻的是，书中并没有仅仅罗列 API 和数据结构，而是更侧重于解释“为什么”和“如何”，这种深入的剖析方式，让我能够真正地理解其背后的设计思想和权衡取舍，这对于我日后的系统设计和问题排查都具有极其重要的指导意义。

《理解 Linux 内核》这本书，在我技术成长的道路上，扮演了一个至关重要的角色。在此之前，我对 Linux 的理解，更多的是停留在应用程序开发和系统管理的层面，内核对我来说，更像是一个神秘的黑箱。这本书的出现，就像一束光，照亮了内核的内部世界，让我得以窥见其精妙绝伦的构造。我特别欣赏书中关于进程管理和线程模型的部分。我理解了进程在内核中是如何被抽象成一个具体的结构，如何被操作系统赋予生命，如何在 CPU 之间被高效地分配和切换。书中对 execve、fork 和 clone 等系统调用的详细讲解，让我明白了应用程序是如何创建新的进程和线程的，以及它们之间的区别和联系。内存管理的部分，更是让我大开眼界。我明白了 Linux 如何高效地利用物理内存，如何处理内存碎片，以及如何通过各种策略来优化内存访问的性能。特别是对 page cache 和 buffer cache 的讲解，让我对文件 I/O 的性能有了更深入的理解。这本书也让我对设备驱动模型和总线体系结构有了更清晰的认识。我明白了 Linux 内核是如何抽象和管理各种硬件设备的，以及设备驱动程序是如何与内核协同工作的。总而言之，这本书为我提供了一个全面而深入的视角，帮助我理解了 Linux 内核的强大和精妙之处。它不仅教授了我知识，更重要的是，它培养了我一种深入探究问题本质的思维方式，这对我未来的技术发展有着不可估量的价值。

在阅读《理解 Linux 内核》之前，我对 Linux 的认识，很大程度上是模糊的，停留在表面的操作和一些零散的知识点上。我总觉得，要真正理解一个操作系统，必须了解它的核心——内核。这本书，正好满足了我这个需求，并且远远超出了我的预期。书中关于网络堆栈的讲解，让我对 TCP/IP 协议在 Linux 内核中的实现有了前所未有的清晰认识。我明白了数据包是如何从网卡进入内核，经过一系列的处理，最终到达应用程序的，也理解了 Socket API 背后的实现原理。这对于我进行网络编程和性能调优有着至关重要的意义。此外，书中对设备驱动模型和总线体系结构的阐述，也让我对硬件与软件之间的交互有了更深刻的理解。我明白了 Linux 内核是如何抽象和管理各种硬件设备的，以及设备驱动程序是如何与内核协同工作的。这对于我理解和调试硬件相关的问题提供了重要的理论支持。这本书的另一个亮点在于，它并没有仅仅停留在对某个特定版本的内核的介绍，而是更侧重于讲解那些普适性的内核概念和设计思想，这使得其中的知识具有很强的生命力和参考价值。我从中获得的，不仅仅是对 Linux 内核的认知，更是一种对操作系统设计哲学和演进规律的理解，这对我未来学习其他操作系统或进行系统级开发都将是宝贵的财富。

翻阅《理解 Linux 内核》这本书，对我而言，是一场知识的马拉松，也是一次思维的探险。在接触这本书之前，我对 Linux 的理解，更多的是从用户空间的角度出发，知道如何通过系统调用来完成各种任务，但内核内部的运作机制，对我来说，始终是一个未知的领域。这本书，就像一位经验丰富的向导，带领我一步步深入探索内核的奥秘。我特别被书中关于调度器的讲解所吸引。在读这本书之前，我只知道 Linux 有一个调度器，但具体是如何工作的，我却一无所知。这本书详细阐述了 Linux 调度器的演进历史，以及 CFS（Completely Fair Scheduler）的工作原理。我明白了 Linux 如何在保证公平性的同时，最大化 CPU 的利用率。内存管理的部分，更是让我惊叹于 Linux 内核设计的精妙。从虚拟内存到页表，再到各种内存分配器，每一个环节都充满了智慧的闪光。我明白了 Linux 如何高效地管理物理内存，如何处理内存碎片，以及如何通过各种策略来优化内存访问的性能。这本书也让我对文件系统有了更深的认识。我理解了 inode、目录项以及 VFS（Virtual File System）是如何协同工作的，为我解读文件 I/O 的性能瓶颈提供了理论基础。总而言之，这本书为我提供了一个全面而深入的视角，帮助我理解了 Linux 内核的强大和精妙之处。它不仅教授了我知识，更重要的是，它培养了我一种深入探究问题本质的思维方式，这对我未来的技术发展有着不可估量的价值。

《理解 Linux 内核》这本书，对我而言，是一次深入的学习体验，它不仅拓展了我的技术视野，更改变了我对操作系统本质的理解。在阅读这本书之前，我对 Linux 的许多底层机制，例如内核是如何管理和调度进程的，以及它们在 CPU 上的执行过程，都只停留在表面的了解。这本书为我详细解析了 Linux 的调度算法，包括 CFS（Completely Fair Scheduler）的演进和工作原理，让我明白了 Linux 如何在保证进程公平性的同时，最大化 CPU 的利用率。内存管理是这本书的另一个重头戏。我理解了 Linux 如何通过虚拟内存和页表机制来隔离进程，如何高效地分配和管理物理内存，以及 page cache 和 buffer cache 在加速文件 I/O 中的作用。这些知识对于我优化应用程序的内存使用和理解系统性能瓶颈非常有帮助。此外，书中对网络协议栈在 Linux 内核中的实现也有深入的探讨。我明白了数据包是如何从网卡进入内核，经过 TCP/IP 协议栈的处理，最终到达应用程序的。这对于我进行网络编程和故障排查至关重要。这本书的优点在于，它并没有仅仅罗列 API 和数据结构，而是更侧重于解释“为什么”和“如何”，这种深入的剖析方式，让我能够真正地理解其背后的设计思想和权衡取舍。总而言之，这本书为我提供了一个全面而深入的视角，帮助我理解了 Linux 内核的强大和精妙之处，并且培养了我一种深入探究问题本质的思维方式。

这本书的名字叫做《理解 Linux 内核》，我拿到它的时候，内心是既期待又忐忑的。期待是因为 Linux 内核是现代计算机科学的基石之一，能够深入理解它，无疑能极大地拓宽我的技术视野，并且可能为我的编程生涯开启新的篇章。市面上关于 Linux 的书籍很多，但真正能够将内核的复杂性以一种清晰、有条理且深入浅出的方式讲解清楚的书籍却屈指可数。从书名就能看出，它并非一本浅尝辄止的入门读物，而是直击 Linux 内核的核心，试图剥开层层包裹的复杂性，让我得以一窥其内在的运行机制。我希望这本书能够像一把利刃，帮助我剖析那些我一直以来仅仅是“知道”但从未真正“理解”的底层概念，比如进程管理、内存分配、文件系统、系统调用等等。我对书中关于调度算法、内存管理策略、锁机制的深度解析尤为好奇，也期待它能帮助我理解为什么 Linux 的设计能够如此强大、灵活且高效。同时，作为一个在用户空间摸爬滚打多年的开发者，我迫切希望通过这本书，能建立起用户空间与内核空间之间清晰的界限和交互方式，理解应用程序是如何通过系统调用与内核进行沟通的，以及这种交互背后的性能考量。更重要的是，我希望这本书能教会我如何“思考”Linux 内核，不仅仅是记忆API，而是理解其设计哲学和演进逻辑，从而在遇到实际问题时，能够触类旁通，找到更根本的解决方案。这本书的厚度已经预示着它包含的知识量是巨大的，也意味着我需要投入大量的时间和精力去消化吸收，但我相信，这绝对是一笔值得的投资，它将是我深入探索 Linux 世界的指南针和罗盘。

作为一名长期使用 Linux 系统的开发者，我一直对支撑起这个庞大而稳定系统的幕后英雄——Linux 内核充满了好奇。当我翻开《理解 Linux 内核》这本书时，我立刻被其严谨的逻辑和详实的讲解所吸引。书中并没有回避内核开发的复杂性，而是循序渐进地将那些看似遥不可及的概念娓娓道来。我尤其对书中关于中断处理和异常机制的论述印象深刻。在我看来，这是操作系统最核心也是最基础的功能之一，它决定了系统如何响应外部事件和内部错误。书中对中断向量表、中断描述符以及中断服务例程的剖析，让我清晰地看到了 CPU 在接收到中断信号时是如何进行响应的，以及内核是如何通过一套精密的机制来处理这些打断的。异常处理部分更是让我体会到了内核在面对非法操作或错误状态时的韧性，理解了页错误、除零错误等是如何被内核捕获并处理的。此外，书中关于同步原语的讲解，如自旋锁、互斥锁、信号量等，也为我理解多线程和多进程环境下的数据一致性提供了坚实的基础。我明白了在并发编程中，为什么需要这些机制来保护共享资源，以及它们在性能和功能上的差异。这本书并非仅仅停留在理论层面，它还通过大量的代码示例和伪代码，将抽象的概念具象化，让我能够更直观地感受到内核的运作方式。总而言之，这本书是所有想要深入了解 Linux 操作系统底层运作原理的开发者和系统管理员的必备读物，它提供了一个全面而深入的视角，帮助我们理解并掌握这个强大操作系统的核心。

通透！

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不知道该读多少遍

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