Design of the UNIX Operating System pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:Prentice Hall

作者:Maurice J. Bach

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1986-06-06

价格:USD 73.33

装帧:Paperback

isbn号码:9788120305168

丛书系列:

图书标签:

计算机
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具体描述

《现代系统编程实战：从Linux内核到云原生应用》内容提要：本书旨在为系统工程师、高级软件开发者以及希望深入理解现代计算基础设施的专业人士提供一本全面、实用的指南。它超越了单一操作系统的范畴，聚焦于构建、部署和维护高性能、高可用、可扩展的软件系统的核心原则和技术栈。全书结构清晰，从硬件底层抽象，逐步深入到操作系统内核机制、容器化技术、分布式系统设计，直至现代云原生应用的开发范式。第一部分：现代操作系统内核的脉络本部分将详细剖析当代主流操作系统（以Linux为核心参照系）的内部工作原理，但侧重于其设计哲学和工程实践，而非特定版本的API调用细节。第1章：硬件抽象与虚拟化基础本章首先回顾了处理器架构（x86-64和ARM）如何影响操作系统的设计。我们将深入探讨内存管理单元（MMU）的工作机制，包括页表结构、TLB（Translation Lookaside Buffer）的管理，以及它们如何共同实现进程隔离和高效的内存访问。随后，我们将解析现代系统中的硬件虚拟化层——Hypervisor（如KVM）的设计理念，阐述硬件辅助虚拟化（如Intel VT-x/AMD-V）如何使得高效的资源共享成为可能。重点关注I/O虚拟化（如VirtIO）在保证性能和安全隔离之间的权衡。第2章：进程、线程与并发模型系统性能的核心在于对并发的有效管理。本章详细分析现代操作系统的进程调度器（如CFS, Completely Fair Scheduler）的算法设计和实现细节。我们将比较硬线程（HWT）、逻辑处理器和用户态线程之间的区别，并探讨如何利用内核提供的同步原语（信号量、互斥锁、屏障）构建正确且高效的多线程程序。此外，我们将引入Rust语言在系统编程中的应用趋势，特别是其所有权模型如何从根本上规避C/C++中常见的竞态条件和数据竞争问题。第3章：文件系统与持久化存储本章着重于现代高性能文件系统的架构选择。我们将对比传统磁盘优化型文件系统（如ext4）与面向闪存存储（SSD/NVMe）的结构差异，深入分析如Btrfs或ZFS等下一代文件系统提供的快照、数据校验和卷管理的工程实现。对于网络存储方面，我们将探讨NFSv4和SMB3的设计，以及它们在现代数据中心中面临的延迟和一致性挑战。第二部分：系统编程范式与网络核心本部分将视角从操作系统内部转向应用程序与系统接口的交互，特别是网络栈的优化。第4章：高效I/O与系统调用优化理解系统调用（Syscall）的开销是进行系统级优化的前提。本章将详细分析系统调用在用户态和内核态之间的切换过程，并介绍零拷贝技术（如`sendfile`、DMA）如何绕过不必要的数据拷贝。我们将对比同步I/O、多路复用I/O（如`select`/`poll`）以及现代的异步I/O框架（如Linux的io_uring）。io_uring作为下一代Linux I/O接口，其基于环形缓冲区的异步模型将被深入剖析其性能优势和编程复杂性。第5章：现代网络协议栈深度解析网络是现代分布式系统的生命线。本章将不只是停留在TCP/IP模型的表面，而是深入探讨内核TCP协议栈的内部实现，包括拥塞控制算法（如BBR、CUBIC）的选择与调优。我们将探讨如何利用eBPF技术在内核空间动态插装和修改网络行为，实现定制化的流量整形和监控。此外，UDP的应用，尤其是在QUIC协议下的应用场景和其在消除队头阻塞方面的优势，也将得到详尽的论述。第6章：容器化技术：隔离与资源控制容器已成为应用部署的事实标准。本章的核心是理解容器背后的操作系统技术：Namespaces（命名空间）如何实现进程、网络和挂载点的隔离，以及cgroups（控制组）如何对CPU、内存、I/O等资源进行精细化的限制和度量。我们将探讨容器运行时（如containerd, CRI-O）的架构，以及构建安全、轻量级容器镜像的最佳实践，包括多阶段构建和最小化基础镜像的选择。第三部分：分布式系统与弹性架构本部分将知识体系扩展到多机环境，涵盖构建可靠、可扩展的服务的核心挑战与解决方案。第7章：分布式一致性模型与共识算法分布式系统的核心难题在于一致性。本章将全面介绍CAP理论的现代解读，并深入剖析主流的共识算法。我们将详细分析Raft协议（领导者选举、日志复制、安全性保证）的每一个阶段，并通过案例展示Paxos算法在特定场景下的应用。理解这些算法的工程实现，是设计高可用数据库和协调服务的基础。第8章：服务间通信与数据流管理在微服务架构中，高效的服务间通信至关重要。本章对比了基于HTTP/REST、gRPC（Protobuf）和消息队列（Kafka, RabbitMQ）的优缺点。我们将侧重于如何利用现代RPC框架实现负载均衡、超时处理、断路器模式和分布式追踪（如OpenTelemetry），以构建具备韧性的服务网格（Service Mesh）基础。第9章：可观测性：日志、指标与追踪的集成现代复杂系统必须是可观测的。本章讲解如何从系统底层到应用层建立统一的“三支柱”监控体系。我们将讨论结构化日志的最佳实践，时间序列数据库（TSDB，如Prometheus）的数据模型和查询语言（PromQL）的应用。特别地，分布式追踪的上下文传递机制和采样策略，对于定位跨越多个微服务的性能瓶颈至关重要。附录：系统调试与性能分析工具箱附录汇集了系统工程师日常工作中不可或缺的调试和分析工具链。详细介绍如何使用`perf`进行内核和用户空间的采样分析，如何利用`strace`/`ltrace`进行系统调用跟踪，以及如何使用火焰图（Flame Graphs）直观地定位CPU热点。同时，也收录了对内存泄漏检测工具（如Valgrind/ASAN）和网络抓包工具（Wireshark/tcpdump）的实战指南。目标读者：本书假定读者已经具备扎实的C/C++或系统级脚本语言（如Go, Rust）的编程基础，并对操作系统的基本概念有所了解。它为那些渴望从“会用”工具转向“理解并优化”底层技术的专业人士而设计。

作者简介

本书作者Maurice J.Bach多年来在AT&T公司贝尔实验室工作，对UNIX系统的设计思想有深刻了解，又有讲授UNIX系统的丰富经验。

在本书中，作者描述了构成UNIX操作系统基础的内部算法与结构，以及它们与程序接口之间的联系。

目录信息

读后感

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要是没有上过os课的人看这个中译本估计要累死。翻译科技作品其实要考虑读者阅读习惯，最好是一目十行就算不能看懂，但最起码要能一眼看明白主谓宾，要能快速晓得你是要说一个什么现象，然后哪一段文字在描述其内在机理，这样才能快速获取知识，最起码能搭一个知识体系的架构。...

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多说无益，请看实例：本书章节 1.5 中译本：即使用户对操作系统有显示的没提出什么服务请求英文版：Even if the user makes no explicit request for operating system services 书中还有不少类似的翻译，上例比较极端。建议还是尽量去读英文版的吧。看中文版，或许需要读...

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第四章小结索引节点是描述文件属性的数据结构，其中包括文件数据在磁盘上的布局。索引节点有两个版本：磁盘拷贝和内存拷贝。磁盘拷贝存储这文件处于未使用状态时的索引节点信息；内存拷贝记录着关于活跃文件的信息。在系统调用creat，mknode，pipe和unlink期间，算法ialloc...

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大四上学期的院选修课选的就是这门课，教材也是这本，在网上找的pdf的版本打印的，读着的感觉就是博大精深但是同时又感觉读的不爽，大概是翻译的水平问题吧，有些东西翻译的读着不顺，还是看英文版的吧，读英文应该没啥问题，不像论文，里面好多专业术语，书的英文版本还是比较...

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