深入Linux內核架構
出版時間：201005 出版社：人民郵電出版社 作者：Wolfgang Mauerer 頁數(shù)：1038 譯者：郭旭
Tag標簽：無
內容概要
本書討論了Linux內核的概念、結構和實現(xiàn)。主要內容包括多任務、調度和進程管理，物理內存的管理以及內核與相關硬件的交互，用戶空間的進程如何訪問虛擬內存，如何編寫設備驅動程序，模塊機制以及虛擬文件系統(tǒng)，Ext文件系統(tǒng)屬性和訪問控制表的實現(xiàn)方式，內核中網(wǎng)絡的實現(xiàn)，系統(tǒng)調用的實現(xiàn)方式，內核對時間相關功能的處理，頁面回收和頁交換的相關機制以及審計的實現(xiàn)等。此外，本書借助內核源代碼中最關鍵的部分進行講解，幫助讀者掌握重要的知識點，從而在運用中充分展現(xiàn)Linux系統(tǒng)的魅力?！ ”緯m合Linux內核愛好者閱讀。
作者簡介
作者：（德國）莫爾勒（Wolfgang Mauerer） 譯者：郭旭莫爾勒（Woflgang Mauerer），資深Linux專家，有數(shù)十年Linux開發(fā)經(jīng)驗。從1997年最初發(fā)表關于內核的系列文章開始，他就醉心于解釋Linux核心的內部機制、編寫相關的文檔，此外，他還著有LaTex排版方面的圖書，其撰寫的大量文章已經(jīng)被釋譯成7種語言。
書籍目錄
第1章 簡介和概述 1.1 內核的任務 1.2 實現(xiàn)策略 1.3 內核的組成部分 1.3.1 進程、進程切換、調度 1.3.2 UNIX進程 1.3.3 地址空間與特權級別 1.3.4 頁表 1.3.5 物理內存的分配 1.3.6 計時 1.3.7 系統(tǒng)調用 1.3.8 設備驅動程序、塊設備和字符設備 1.3.9 網(wǎng)絡 1.3.10 文件系統(tǒng) 1.3.11 模塊和熱插拔 1.3.12 緩存 1.3.13 鏈表處理 1.3.14 對象管理和引用計數(shù) 1.3.15 數(shù)據(jù)類型 1.3.16 本書的局限性 1.4 為什么內核是特別的 1.5 行文注記 1.6 小結 第2章 進程管理和調度 2.1 進程優(yōu)先級 2.2 進程生命周期 2.3 進程表示 2.3.1 進程類型 2.3.2 命名空間 2.3.3 進程ID號 2.3.4 進程關系 2.4 進程管理相關的系統(tǒng)調用 2.4.1 進程復制 2.4.2 內核線程 2.4.3 啟動新程序 2.4.4 退出進程 2.5 調度器的實現(xiàn) 2.5.1 概觀 2.5.2 數(shù)據(jù)結構 2.5.3 處理優(yōu)先級 2.5.4 核心調度器 2.6 完全公平調度類 2.6.1 數(shù)據(jù)結構 2.6.2 CFS操作 2.6.3 隊列操作 2.6.4 選擇下一個進程 2.6.5 處理周期性調度器 2.6.6 喚醒搶占 2.6.7 處理新進程 2.7 實時調度類 2.7.1 性質 2.7.2 數(shù)據(jù)結構 2.7.3 調度器操作 2.8 調度器增強 2.8.1 SMP調度 2.8.2 調度域和控制組 2.8.3 內核搶占和低延遲相關工作 2.9 小結 第3章 內存管理 3.1 概述 3.2 (N)UMA模型中的內存組織 3.2.1 概述 3.2.2 數(shù)據(jù)結構 3.3 頁表 3.3.1 數(shù)據(jù)結構 3.3.2 頁表項的創(chuàng)建和操作 3.4 初始化內存管理 3.4.1 建立數(shù)據(jù)結構 3.4.2 特定于體系結構的設置 3.4.3 啟動過程期間的內存管理 3.5 物理內存的管理 3.5.1 伙伴系統(tǒng)的結構 3.5.2 避免碎片 3.5.3 初始化內存域和結點數(shù)據(jù)結構 3.5.4 分配器API 3.5.5 分配頁 3.5.6 釋放頁 3.5.7 內核中不連續(xù)頁的分配 3.5.8 內核映射 3.6 slab分配器 3.6.1 備選分配器 3.6.2 內核中的內存管理 3.6.3 slab分配的原理 3.6.4 實現(xiàn) 3.6.5 通用緩存 3.7 處理器高速緩存和TLB控制 3.8 小結 第4章 進程虛擬內存 4.1 簡介 4.2 進程虛擬地址空間 4.2.1 進程地址空間的布局 4.2.2 建立布局 4.3 內存映射的原理 4.4 數(shù)據(jù)結構 4.4.1 樹和鏈表 4.4.2 虛擬內存區(qū)域的表示 4.4.3 優(yōu)先查找樹 4.5 對區(qū)域的操作 4.5.1 將虛擬地址關聯(lián)到區(qū)域 4.5.2 區(qū)域合并 4.5.3 插入?yún)^(qū)域 4.5.4 創(chuàng)建區(qū)域 4.6 地址空間 4.7 內存映射 4.7.1 創(chuàng)建映射 4.7.2 刪除映射 4.7.3 非線性映射 4.8 反向映射 4.8.1 數(shù)據(jù)結構 4.8.2 建立逆向映射 4.8.3 使用逆向映射 4.9 堆的管理 4.10 缺頁異常的處理 4.11 用戶空間缺頁異常的校正 4.11.1 按需分配/調頁 4.11.2 匿名頁 4.11.3 寫時復制 4.11.4 獲取非線性映射 4.12 內核缺頁異?！ ?.13 在內核和用戶空間之間復制數(shù)據(jù) 4.14 小結 第5章 鎖與進程間通信第6章 設備驅動程序 第7章 模塊 第8章 虛擬文件系統(tǒng) 第9章 Ext文件系統(tǒng)族 第10章 無持久存儲的文件系統(tǒng) 第11章 擴展屬性和訪問控制表 第12章 網(wǎng)絡 第13章 系統(tǒng)調用第14章 內核活動 第15章 時間管理 第16章 頁緩存和塊緩存第17章 數(shù)據(jù)同步第18章 頁面回收和頁交換 第19章 審計 附錄A 體系結構相關知識 附錄B 使用源代碼 附錄C 有關C語言的注記 附錄D 系統(tǒng)啟動 附錄E ELF二進制格式 附錄F 內核開發(fā)過程 參考文獻
章節(jié)摘錄
插圖：內核很神奇，但歸根結底它只是一個大的C程序，帶有一些匯編代碼（不時出現(xiàn)很少量的“黑巫術”）。是什么使得內核如此吸引人？原因有幾個。首要一點在于，內核是由世界上最好的程序員編寫的，源代碼可以證實這一點。其結構良好，細節(jié)一絲不茍，巧妙的解決方案在代碼中處處可見。一言以蔽之：內核應該是什么樣子，它現(xiàn)在就是什么樣子。但這并不意味著內核是應用教科書風格的程序設計方法學得出的產品。盡管內核采用了設計得非常干凈的抽象，以保持代碼的模塊化和易管理性，但這一點與內核的其他方面混合起來，使得代碼非常有趣和獨特。在必要的情況下，內核會以上下文相關的方式重用比特位置，多次重載結構成員，從指針已經(jīng)對齊的部分壓榨出又一個存儲位，自由地使用goto語句，還有很多其他東西，這些都會使任何強調結構的程序員因痛苦而尖叫。教科書答案中難以想象的那些技巧，對于實現(xiàn)能夠在真正的現(xiàn)實世界中正常工作的內核不僅是有益的，甚至是必需的。正是因為找到了一條在內核完全對立的兩面之間保持平衡的路徑，內核才如此令人興味盎然、富有挑戰(zhàn)性并且妙趣橫生！頌揚了內核源代碼之后，還有許多不同于用戶層程序的嚴肅問題需要說明?？谡{試內核通常要比調試用戶層程序困難。對后者來說有大量的調試器可用，而對于后者來說調試器的實現(xiàn)難度要高得多。附錄B討論了在內核開發(fā)中使用調試器的各種技巧，但與用戶層對應的方法相比都需要更多的工作?？趦群颂峁┝嗽S多輔助函數(shù)，類似于用戶空間的c語言庫，但內核領域中的東西總是樸素得多?？谟脩魧討贸绦虻腻e誤可能會導致段錯誤（segmentation fault）或內存轉儲（core dump），但內核錯誤會導致整個系統(tǒng)故障。甚至更糟的是：內核會繼續(xù)運行，在錯誤發(fā)生若干小時之后系統(tǒng)離奇地崩潰。如上所述，因為在內核空間調試比用戶層應用程序更困難，所以在內核代碼投入使用之前要進行更多的考慮?？诒仨毧紤]到內核運行的許多體系結構上根本不支持非對齊的內存訪問。由于編譯器插入的填充（padding）字段，也會影響到數(shù)據(jù)結構在不同體系結構之間的可移植性。附錄C會進一步討論這個問題?？谒械膬群舜a都必須是并發(fā)安全的。由于對多處理器計算機的支持，Linux內核代碼必須是可重入和線程安全的。也就是說，程序必須允許同時執(zhí)行，而數(shù)據(jù)必須針對并行訪問進行保護?？趦群舜a必須在小端序和大端序計算機上都能夠工作。口大多數(shù)的體系結構根本不允許在內核中執(zhí)行浮點計算，因此計算需要想辦法用整型來替代。后面讀者會看到如何處理這些問題。
媒體關注與評論
“這本書敘述深入淺出，內容全面詳盡，是學習掌握Lmux所有內在工作機理最理想的參考書之一”。 ——C.Glovanni，資深Linux程序開發(fā)者
編輯推薦
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用戶評論 (總計117條)
- 本書討論了Linux內核的概念、結構和實現(xiàn)。主要內容包括多任務、調度和進程管理，物理內存的管理以及內核與相關硬件的交互，用戶空間的進程如何訪問虛擬內存，如何編寫設備驅動程序，模塊機制以及虛擬文件系統(tǒng)，Ext文件系統(tǒng)屬性和訪問控制表的實現(xiàn)方式，內核中網(wǎng)絡的實現(xiàn)，系統(tǒng)調用的實現(xiàn)方式，內核對時間相關功能的處理，頁面回收和頁交換的相關機制以及審計的實現(xiàn)等。此外，本書借助內核源代碼中最關鍵的部分進行講解，幫助讀者掌握重要的知識點，從而在運用中充分展現(xiàn)Linux系統(tǒng)的魅力?！ ”緯m合Linux內核愛好者閱讀。
- 雖然書的后邊有一個書評說是深入淺出，但個人的感覺是，非常深入，但說得并不是那么淺白，如果沒有對Linux內核的初步結構的認識，那么會看得比較吃力。
個人建議可以一邊去翻在國內已經(jīng)聞名已經(jīng)久的四本Linux內核著作（《Linux內核原代碼情景分析》、《Linux內核設計與實現(xiàn)》、《深入理解Linux內核》、《Linux設備驅動程序》），再一邊看這本書，把這本書當作一個補充或者當作一個內核框架圖譜說明書來閱讀，收效會更好。 - 搞內核開發(fā)也有蠻長時間了，不過一直沒系統(tǒng)看過內核架構。
最近做安卓開發(fā)，看了這本書還是有很多啟發(fā)的。
如果是linux新手入門就不要看這本書了。 - 深入Linux內核架構 這本書，不錯，Very good.慢慢去看了
- 深入Linux內核架構這本書很好。。。。
- 主要是講linux內核關鍵代碼的流程及功能，雖然也有一小部分是講理論基礎（個人覺得寫得恰到好處，就是篇幅小了點），看來還是要先把《深入理解linux內核》之類的偏理論的書看一看，再繼續(xù)深入看下去。另外翻譯一級棒。
- 雖然我現(xiàn)在看不懂，但是我發(fā)現(xiàn)它對linux內核講得還是很深入的，該書不適合初學者。
- 是想學linux內核原理的一本很好的參考書.
- 學習Linux內核的經(jīng)典書，看過pdf所以才想入手的！
- Linux內核學習者的必讀之書！
- 憂郁了很久關于linux內核的書買哪本，終于下定決定買了這本。
- 仔細看完的話對linux的內核理解就狠厲害了...
- 講的比較細，用來學習操作系統(tǒng)結構還是不錯的。當然書中也夾雜了一些內核開發(fā)的代碼段，可以作為參考。我覺得學習這本書最大的收獲，不是怎么開發(fā)內核，而是對系統(tǒng)有一個全面的了解，可以幫助我們開發(fā)系統(tǒng)相關的程序。
- 不錯，這個書不錯哦。
詳細，和bsd內核架構設計一起看，對系統(tǒng)架構了解的跟徹底。
讀書筆記我會放我博客上
***.sklinux**** - 對于理解類LINUX架構很有用的一本書。
- 如果想深入掌握linux這書是肯定要看的
- 這本書實在是厚，內容非常詳盡，很棒的東西啊~！它里面的代碼非常豐富，講解非常透徹，這點讓我非常滿意。和其它linux書不同的就是，作者不厭其煩，寫的很仔細，很用心
- 買了好幾本書，衷心想評價此書！不愧為linux專家的用心之作，內容很給力；翻譯也不錯的。人民郵電出版社的書紙張挺白挺厚，印刷很清晰有力！很喜歡這本書。
- 挺好的書 不適合對Linux了解不多的人看
- 經(jīng)典巨著和understanding the linux kernel不相上下，買來兩本配套看
- 真是一本厚書，確是一本好書啊，能為我勾勒出linux的骨骼。
- 對全面了解內核很有幫助
- 相當給力，到目前為止只看了網(wǎng)絡和虛擬文件系統(tǒng)這兩章，覺得自己還是有了一些提高的，最近工作中經(jīng)常需要設計一些網(wǎng)絡編程方面的東西，有參考價值，這種涉及底層的書就應該堅持看下去，雖然一千多頁有點讓人望而生畏，但看完應該會受益匪淺
- 很系統(tǒng)，全面，列出了程序中的關鍵位置，要抽時間仔細看看
- 這本書很好，我正在看，想對內核有深入了解
- 包裝不錯，書本身是用薄塑料包好的，沒有拆封，關鍵是外邊還包了一層泡沫塑料，很好。內容就不多說了，經(jīng)典著作，從來都買正版。
- 內容比較深，初學者可能會不理解。適合有開發(fā)基礎并實踐過的人閱讀。
- 確實很深入~~
有點深奧~~ - 之前逛書城的時候就看中了這本書，內容很詳實，對自己的工作學習有非常大的幫助。
- 不錯的好書，超值
- 挺好的一本書，但需要時間去讀
- 書很不錯，好厚啊，不過有的頁印刷不是特別好
- 好書，厚的就是好?。?！兩本差不多2000多頁，有的看了
- 傳說中的經(jīng)典，不過看起來有點難度呀，源碼很多，要有一定基礎看才好，正在學習中
- 這本書也不錯，講的很詳細，很好，研究中！
- 書很好,內容很豐富, 需要用很長時間去認真學習.
- 里面內容復雜，不適合初學者
- 內容豐富，經(jīng)典；買來當枕頭書，好好學習
- 書本質量很好，里面的內容更加強大，經(jīng)典的書籍啊，估計要消化里面的知識非得幾年不可。
- 好書,
不過包裝有點破裂,還有就是對快遞員處理質量異議的態(tài)度很感冒. 很氣人. - 這本當作工具書了，很強悍的工具書～
具體內容還沒看多少，正在專心拜讀中。 - 好厚的一本書，看了一些，感覺內容好豐富。。。慢慢研究
- 本書講的內容比較詳細，但是沒有一個完整的主題含義！
- 書不錯，但是要花時間研究
- 還沒有時間仔細拜讀，相信一定受益匪淺！
- 作者功底深厚 足夠研究很長時間了
- 適合老公
- 經(jīng)典之作不容錯過，但要有耐心，比板磚還厚
- 經(jīng)典又權威的書，就不用多說了。
第一天中午下的訂單，第二天下午就到了，只是書邊有一點點磨破了，希望注意點。 - 確實經(jīng)典，必讀
- 這書經(jīng)典之極
- 還沒看完...正在研究中....
- 實用的一本書，長度少于10字的評論得不到積分
- 這本書 不錯，可是 紙質 有點一般了。
- 很好的一本書，北京發(fā)貨速度很快。
- 這本書非常非常的不錯，但看這本書要不錯的基礎才行，否則看起有些吃力，一個字，好
- 很厚重的一本書，印刷很好
- 這本書一直等著看，很好，舒服
- 但是還沒有那個能力閱讀
- 大概看了一下，寫的很詳細，內容很豐富，是非常實用的一本工具書
- 還沒細看內容，書質量還行
- 拿回來看了一小節(jié)，內容講的很細，內容安排合理
- 紙張不錯，內容很好，有些翻譯語法錯誤
- 內容全面，翻譯的也還行，作為參考吧
- 書大概翻看了一下，內容寫的很深，有基礎的學習更好，是好收，喜歡德國人寫的書，思維縝密
- 好書，內容比較深奧，需要慢慢消化。
- 發(fā)貨很快，書的質量不錯。具體書的內容還沒看，不錯網(wǎng)上評價不錯，應該不錯。
- 看了評論后才買的，確實很不錯，就是紙張不是很好，書這么貴，弄點好的紙張來印刷就更好了。從書的內容上來講，還是值得收藏的。
- 看樣子不錯，很詳細，具體內容還沒看
- 很詳細，可以當作工具書了
- 不錯，看了電子版的還是決定買
- 很詳細!有點小貴！
- 看評價買的~~希望不要坑爹~好厚好貴啊...便宜點就好了...不知道有沒有空讀完啊...
- 好書。太厚了，不知道什么時候看完。
- 書倒是很好，已經(jīng)在看了，就是價錢貴了點，多搞搞計算機書籍的優(yōu)惠活動啊
- 書很好，得研究一陣，有點難
- 開始啃我的書了，哈哈！
- 書將的挺細，對于某一方面想了解的可以從書上查找，權當工具書來使用
- 據(jù)說很好，暫時還沒看
- love it beat for me~
- 非常非常厚實
- 灰?；页５暮瘢页；页５挠衒eel
- 幫朋友買的 他說質量不錯
- 送貨超級快，印刷和紙張也很好，但是書皮有些臟，外表有些磕碰了。但是還算滿意。還沒開始看。
- 翻譯太菜
- 老外的書都不錯 講的清楚細致 買本送朋友
- 書很好，就是太厚了一點
- 據(jù)說還不錯，買來看看
- 幫LG買的,他說很好
- 很厚，要花N就才能讀完~~~
- 幫同事買的，反應很好。
- 很實用的書，受益非淺
- 解釋挺具體的，不過需要一定的基礎
- 公司很多人買了，好厚，慢慢看看，哈哈
- 有點深奧，太厚了。。。
- 剛才看到一篇有點浮躁的評論，也發(fā)表些感觸：這本書英文版和中文版我都看過，英文版翻譯自德文版，頗有筆誤和修訂錯誤，對照時，發(fā)現(xiàn)中文版改掉了相當一部分筆誤，但也有些新的筆誤引入進來，幸而不影響閱讀，沒有白花100大洋實事求是地說，這本書（簡稱稱plka）的英文版稱不上經(jīng)典，因為plka反映的是英文翻譯的水平，而不是德文原作者的水平，另外就是多次修訂，引入了較多的筆誤和錯誤；但就plka內容涵蓋的范圍之廣泛，概念/算法講解之清晰深入，對內核結構的掌控來說，都有教科書般的水準（plka是德國某些大學的操作系統(tǒng)教科書）；如果與ulk3對照而言，無非是長短互見罷了剛才看到的評論說plka堆砌代碼，概念不清，遠比不上《深入理解Linux內核（第三版）》，有些感觸： 0.這本書既不拼湊代碼，概念也很清晰 1.這個書有英文電子版的，可以先看看電子版，確定自己的水平是否達到，再決定是否買中文版 2.作者說得清楚，他只引用了很關鍵的代碼，根本不存在代碼堆積的問題；代碼的處理流程都是通過流程圖來說明的 3.本書引用任何概念時，都從最基本處入手，講清背景；而后結合代碼逐步深入，非常清楚明晰 4.ulk3是很不錯的，比plka水平還高一點的，但ulk3稍顯凌亂，有好些東...西要找來找去；而且二者互補性很強，plka里的很多東西，ulk3里都不涉及的 5.《深入理解Linux內核（第三版）》是幾個人攢的，攢得太差；第二版我買了，后悔不迭，很多翻譯南轅北轍，讓人忍俊不堪；第三版只敢在網(wǎng)上看看樣張，沒敢買 6.《深入Linux內核架構》的水準要好得多，相對較嚴謹，雖然也有若干筆誤，但并不影響閱讀告誡：別太浮躁，Linus Torvalds不是說么，see the fuxking source code！這本書你要是看不進去，ulk3你也一樣看不進去！plka和ulk3只要能看明白一本，就不需要買另外一本！ 閱讀更多 ›
- 德國人的書總是一板一眼，絕不偷懶，給我留下深刻印象的還有《C++標準程序庫》一書。初讀此書時我還沒有系統(tǒng)的學習過操作系統(tǒng)的知識，盡管自律著讀完了全書，但是很多東西沒有體會。為了能夠更好理解Linux內核，我在一年的業(yè)余時間里補充了計算機體系結構和操作系統(tǒng)概念的知識，現(xiàn)在想來也許不必要讀那么多。但推薦像我一樣的讀者看了《操作系統(tǒng)概論》或者《現(xiàn)代操作系統(tǒng)》之后再認真讀本書。
- 雖然我已經(jīng)有了Linux技術內幕，但是還是買了這本書。
- 看過電子英文版的前幾張。不太適合新手，但書絕對是經(jīng)典的。
- 買了還沒看，不過感覺挺好的