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393千字 字数
2013-05-01 发行日期
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主编推荐语

本书是一本能真正引导我们较为容易地、极为透彻地理解Linux内核的经典之作，也可能是当前唯一能从本质上指引我们去设计和开发拥有自主知识产权的操作系统的著作。

内容简介

本书在众多关于Linux 内核的书中独树一帜，它在世界范围内首次提出并阐述了操作系统设计的核心指导思想：主奴机制，这是所有操作系统研究者的一笔宝贵财富。

本书的最大特点是它的写作方式和内容组织方式与同类书完全不同。它在深刻地分析了传统讲解方法的利弊之后，破旧立新，从认知学的角度开创了一种全新的方式。以操作系统的真实运行过程为主线，结合真实的内核源代码、300 余幅精确的内核运行时序图和具有点睛之妙的文字说明，对操作系统从开机加电到系统完全准备就绪，及运行用户程序的整个过程进行了系统而完整地分析，深刻地揭示了其间每一个动作的设计意图和实现原理，完美地再现了操作系统设计者的设计思路。阅读本书就如同跟随着操作系统设计者一起去思考，我们会在阅读的过程中发现Linux 内核设计的精妙，会发现原来处处都“暗藏玄机”，哪怕是一行很短的代码。

本书在所有细节上都力求完美。为了保证知识的准确性，操作系统运行过程中的每个动作都经过了严格的考证；为了让我们真正理解Linux内核的原理，它突破传统，以Linux的真实运行过程为主线进行讲解；为了做到真正易于理解，创新性地使用了图解的方式，精心绘制了300 余幅分辨率600dpi 的时序图，图中表现的运行时结构和状态与操作系统实际运行时的真实状态完全吻合；为了提高阅读体验，本书采用了双色印刷，以便于我们更清楚地观察每一幅图中的细节。

目录

  • 版权信息
  • 前言
  • 第1版与第2版的区别
  • 本书内容及特色
  • 为什么本书选用Linux 0.11内核
  • 致谢
  • 第1章 从开机加电到执行main函数之前的过程
  • 1.1 启动BIOS，准备实模式下的中断向量表和中断服务程序
  • 1.1.1 BIOS的启动原理
  • 1.1.2 BIOS在内存中加载中断向量表和中断服务程序
  • 1.2 加载操作系统内核程序并为保护模式做准备
  • 1.2.1 加载第一部分内核代码——引导程序（bootsect）
  • 1.2.2 加载第二部分内核代码——setup
  • 1.2.3 加载第三部分内核代码——system模块
  • 1.3 开始向32位模式转变，为main函数的调用做准备
  • 1.3.1 关中断并将system移动到内存地址起始位置0x00000
  • 1.3.2 设置中断描述符表和全局描述符表
  • 1.3.3 打开A20，实现32位寻址
  • 1.3.4 为保护模式下执行head.s做准备
  • 1.3.5 head.s开始执行
  • 1.4 本章小结
  • 第2章 设备环境初始化及激活进程0
  • 2.1 设置根设备、硬盘
  • 2.2 规划物理内存格局，设置缓冲区、虚拟盘、主内存
  • 2.3 设置虚拟盘空间并初始化
  • 2.4 内存管理结构mem_map初始化
  • 2.5 异常处理类中断服务程序挂接
  • 2.6 初始化块设备请求项结构
  • 2.7 与建立人机交互界面相关的外设的中断服务程序挂接
  • 2.7.1 对串行口进行设置
  • 2.7.2 对显示器进行设置
  • 2.7.3 对键盘进行设置
  • 2.8 开机启动时间设置
  • 2.9 初始化进程0
  • 2.9.1 初始化进程0
  • 2.9.2 设置时钟中断
  • 2.9.3 设置系统调用总入口
  • 2.10 初始化缓冲区管理结构
  • 2.11 初始化硬盘
  • 2.12 初始化软盘
  • 2.13 开启中断
  • 2.14 进程0由0特权级翻转到3特权级，成为真正的进程
  • 2.15 本章小结
  • 第3章 进程1的创建及执行
  • 3.1 进程1的创建
  • 3.1.1 进程0创建进程1
  • 3.1.2 在task[64]中为进程1申请一个空闲位置并获取进程号
  • 3.1.3 调用copy_process函数
  • 3.1.4 设置进程1的分页管理
  • 3.1.5 进程1共享进程0的文件
  • 3.1.6 设置进程1在GDT中的表项
  • 3.1.7 进程1处于就绪态
  • 3.2 内核第一次做进程调度
  • 3.3 轮转到进程1执行
  • 3.3.1 进程1为安装硬盘文件系统做准备
  • 3.3.2 进程1格式化虚拟盘并更换根设备为虚拟盘
  • 3.3.3 进程1在根设备上加载根文件系统
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 进程2的创建及执行
  • 4.1 打开终端设备文件及复制文件句柄
  • 4.1.1 打开标准输入设备文件
  • 4.1.2 打开标准输出、标准错误输出设备文件
  • 4.2 进程1创建进程2并切换到进程2执行
  • 4.3 加载shell程序
  • 4.3.1 关闭标准输入设备文件，打开rc文件
  • 4.3.2 检测shell文件
  • 4.3.3 为shell程序的执行做准备
  • 4.3.4 执行shell程序
  • 4.4 系统实现怠速
  • 4.4.1 创建update进程
  • 4.4.2 切换到shell进程执行
  • 4.4.3 重建shell
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 文件操作
  • 5.1 安装文件系统
  • 5.1.1 获取外设的超级块
  • 5.1.2 确定根文件系统的挂接点
  • 5.1.3 将超级块与根文件系统挂接
  • 5.2 打开文件
  • 5.2.1 将进程的*filp[20]与file_table[64]挂接
  • 5.2.2 获取文件i节点
  • 5.2.3 将文件i节点与file_table[64]挂接
  • 5.3 读文件
  • 5.3.1 确定数据块在外设中的位置
  • 5.3.2 将数据块读入缓冲块
  • 5.3.3 将缓冲块中的数据复制到进程空间
  • 5.4 新建文件
  • 5.4.1 查找文件
  • 5.4.2 新建文件i节点
  • 5.4.3 新建文件目录项
  • 5.5 写文件
  • 5.5.1 确定文件的写入位置
  • 5.5.2 申请缓冲块
  • 5.5.3 将指定的数据从进程空间复制到缓冲块
  • 5.5.4 数据同步到外设的两种方法
  • 5.6 修改文件
  • 5.6.1 重定位文件的当前操作指针
  • 5.6.2 修改文件
  • 5.7 关闭文件
  • 5.7.1 当前进程的filp与file_table[64]脱钩
  • 5.7.2 文件i节点被释放
  • 5.8 删除文件
  • 5.8.1 对文件的删除条件进行检查
  • 5.8.2 进行具体的删除工作
  • 5.9 本章小结
  • 第6章 用户进程与内存管理
  • 6.1 线性地址的保护
  • 6.1.1 进程线性地址空间的格局
  • 6.1.2 段基址、段限长、GDT、LDT、特权级
  • 6.2 分页
  • 6.2.1 线性地址映射到物理地址
  • 6.2.2 进程执行时分页
  • 6.2.3 进程共享页面
  • 6.2.4 内核分页
  • 6.3 一个用户进程从创建到退出的完整过程
  • 6.3.1 创建str1进程
  • 6.3.2 str1进程加载的准备工作
  • 6.3.3 str1进程的运行、加载
  • 6.3.4 str1进程的退出
  • 6.4 多个用户进程同时运行
  • 6.4.1 进程调度
  • 6.4.2 页写保护
  • 6.5 本章小结
  • 第7章 缓冲区和多进程操作文件
  • 7.1 缓冲区的作用
  • 7.2 缓冲区的总体结构
  • 7.3 b_dev、b_blocknr及request的作用
  • 7.3.1 保证进程与缓冲块数据交互的正确性
  • 7.3.2 让数据在缓冲区中停留的时间尽可能长
  • 7.4 uptodate和dirt的作用
  • 7.4.1 b_uptodate的作用
  • 7.4.2 b_dirt的作用
  • 7.4.3 i_uptodate、i_dirt和s_dirt的作用
  • 7.5 count、lock、wait、request的作用
  • 7.5.1 b_count的作用
  • 7.5.2 i_count的作用
  • 7.5.3 b_lock、*b_wait的作用
  • 7.5.4 i_lock、i_wait、s_lock、*s_wait的作用
  • 7.5.5 补充request的作用
  • 7.6 实例1：关于缓冲块的进程等待队列
  • 7.7 总体来看缓冲块和请求项
  • 7.8 实例2：多进程操作文件的综合实例
  • 7.9 本章小结
  • 第8章 进程间通信
  • 8.1 管道机制
  • 8.1.1 管道的创建过程
  • 8.1.2 管道的操作
  • 8.2 信号机制
  • 8.2.1 信号的使用
  • 8.2.2 信号对进程执行状态的影响
  • 8.3 本章小结
  • 第9章 操作系统的设计指导思想
  • 9.1 运行一个最简单的程序，看操作系统为程序运行做了哪些工作
  • 9.2 操作系统的设计指导思想——主奴机制
  • 9.2.1 主奴机制中的进程及进程创建机制
  • 9.2.2 操作系统的设计如何体现主奴机制
  • 9.3 实现主奴机制的三种关键技术
  • 9.3.1 保护和分页
  • 9.3.2 特权级
  • 9.3.3 中断
  • 9.4 建立主奴机制的决定性因素——先机
  • 9.5 软件和硬件的关系
  • 9.5.1 非用户进程——进程0、进程1、shell进程
  • 9.5.2 文件与数据存储
  • 9.6 父子进程共享页面
  • 9.7 操作系统的全局中断与进程的局部中断——信号
  • 9.8 本章小结
  • 结束语
  • “新设计团队”简介
  • 作者的话
  • 联系作者
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评分及书评

评分不足
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    5.0

    在全书的讲解过程中，我们不仅详细分析了源代码、分析了操作系统的执行序，还特别分析了操作系统都做了哪些 “事”，并且对于 “事” 与 “事” 之间的关系和来龙去脉，这些 “事” 意味着什么，为什么要做这些 “事”，这些 “事” 背后的设计思想是什么…… 都做了非常详细且深入的分析。

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      给这本书评了
      5.0
      看懂“日用而不知”的操作系统设计图

      操作系统，是为了方便我们使用计算机而设计出来的一套软件。对于非程序员，知道如何使用就足够了。对于程序员，如果不清楚它的内部设计细节，在编程与排查问题时就很容掉坑。记录下收获：1，完整地过了一遍 0.11 版内核的源码（3 万行代码还是 hold 住的），建立了操作系统的宏观地图。2，进程切换，首先是操作系统为每个进程建立了一个管理对象；其次是时钟中断会定期抢占 cpu，在中断处理函数中决定切换到哪个进程 3，信号机制，信号发起向内核提申请，内核在对应进程上做标记，在对方进程从系统调用结束回用户态时第一时间去处理信号响应函数。如果该进程一直被卡在内核态，kill-9 也杀不死的 4，内核态用户态其实说的是代码段和数据段在哪个特权上运行，不能跨权限调用。唯一的通路是中断机制，进入中断时，添加特权标志，从中断返回前，恢复普通权限 5，文件缓存区，因为访问硬盘的速度比内存慢好几个数量级，访问过的数据的先缓存在内存中，再次访问时先从缓存获取。带来的副作用就是突然掉电，文件没有落盘，设计系统时得考虑异常恢复操作系统涉及的内容较多，还需要时不时回顾一下

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      机械工业出版社有限公司

      机械工业出版社是全国优秀出版社，自1952年成立以来，坚持为科技、为教育服务，以向行业、向学校提供优质、权威的精神产品为宗旨，以“服务社会和人民群众需求，传播社会主义先进文化”为己任，产业结构不断完善，已由传统的图书出版向着图书、期刊、电子出版物、音像制品、电子商务一体化延伸，现已发展为多领域、多学科的大型综合性出版社，涉及机械、电工电子、汽车、计算机、经济管理、建筑、ELT、科普以及教材、教辅等领域。