作业系统概念 9/e pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 操作系统
• 作业系统
• 计算机科学
• 数据结构
• 算法
• 程序设计
• 计算机系统
• 软件工程
• 理论基础
• 第九版

本书特色

　　恐龙版作业系统一直以来都是作业系统的最佳教材。在第九版中，除了严谨的理论基础之外，还加入了非常多，也非常重要的实作。对于学习作业系统的学生而言，常常只是了解理论，但却苦于没有动手实作的机会，或是不知道如何将理论应用于实际的作业系统。因此，如果能够透过本书的学习，将理论与实际配合，对于学习作业系统上的帮助必然可以想见。

　　以译者的观点，学习作业系统时，除了理论与演算法之外，如果能实际地使用虚拟机器、在虚拟机器上执行一个作业系统，甚至进而修改作业系统并与理论配合，对于学习者而言才不会沦为纸上谈兵。因此如果想真的学好作业系统，就配合本书，到网站下载虚拟机器，执行书中的Linux作业系统，然后按部就班的循序渐进，必然更能理解许多理论与演算法的精辟。除了实作之外，本书加入了：

　　•多核心系统与平行运算
　　•行动系统，包含了 : iOS和Android
　　•虚拟机器
　　•Windows 7

操作系统原理与实践：深度解析与前沿探索 作者： 领域资深专家团队 出版社： 科技文献出版社 页数： 约 850 页 定价： 人民币 188.00 元 --- 内容概述 《操作系统原理与实践》是一本全面、深入且紧跟时代步伐的教材与参考书，旨在为计算机科学、软件工程、信息安全等领域的学生、研究人员和一线工程师提供坚实的理论基础和前沿的实践指导。本书摒弃了对基础概念的简单罗列，而是着重于现代操作系统内核设计、复杂并发控制机制的内在逻辑，以及面向新型计算环境（如云计算、虚拟化和多核异构系统）的优化策略。 全书结构清晰，逻辑严谨，从宏观的系统结构概述入手，逐步深入到微观的实现细节，并通过大量精选的案例分析和代码片段，阐释复杂概念的实际应用。 --- 第一部分：基础架构与核心概念的革新视角 (Foundational Architecture and Evolved Concepts) 本部分致力于为读者构建一个现代操作系统的完整认知框架，重点强调传统理论在当前硬件架构下的演进与挑战。 第一章：现代系统概述与计算环境的演变 本章首先勾勒出操作系统的核心目标，随后深入探讨了摩尔定律放缓背景下，CPU 架构（如乱序执行、超线程、大小核设计）如何重塑操作系统的设计范式。特别关注了从传统冯·诺依曼结构到异构计算单元（GPU, DSP）集成对系统调度的影响。讨论了裸机系统、嵌入式系统与通用服务器操作系统在设计哲学上的差异。 第二章：系统调用接口与内核模式的边界 深入分析系统调用（System Call）机制的开销与优化，对比了用户态到内核态上下文切换的硬件支持（如特权指令、保护环）。详细阐述了陷阱（Trap）、中断（Interrupt）处理流程的实时性保证。引入了更先进的 I/O 访问模型，如异步 I/O (AIO) 和 io_uring 的设计原理及其对高性能应用带来的优势。 第三章：进程管理与线程模型的深度剖析 本书对进程（Process）和线程（Thread）的定义不再局限于教科书式的描述。重点剖析了用户级线程（User-Level Threads）与内核级线程（Kernel-Level Threads）的映射模型（多对一、多对多）。详细介绍了现代 Linux 和 Windows 操作系统中，进程上下文切换的完整状态保存与恢复流程，并探讨了轻量级进程（LWP）在实现用户级调度器中的作用。 第四章：进程间通信（IPC）的现代实现 超越管道（Pipe）和消息队列的基础介绍，本章专注于高性能 IPC 机制。深入分析共享内存（Shared Memory）在零拷贝（Zero-Copy）技术中的应用，以及信号量（Semaphore）和互斥锁（Mutex）在不同内核实现中的细微差别。重点探讨了基于消息传递的并发模型（如 Actor 模型）在操作系统层面的初步支持。 --- 第二部分：内存管理的高级策略与虚拟化 (Advanced Memory Management and Virtualization) 本部分是本书的核心，详细阐述了现代操作系统如何高效、安全地管理物理和虚拟内存资源，以及虚拟化技术如何改变资源隔离和分配。 第五章：内存地址转换与页表结构优化 本章从硬件层面（MMU）开始，详细讲解了多级页表、TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理及其缓存未命中惩罚。重点分析了巨大的地址空间（如 64 位系统）对页表结构带来的挑战，并探讨了大型页（Huge Pages）和透明页（Transparent Page Sharing, TPS）技术如何提升性能并减少 TLB 压力。 第六章：虚拟内存与页置换算法的性能权衡 深入比较了经典的 FIFO、LRU 算法，并详细介绍了现代内核实际采用的 "Clock-of-Theseus" 算法、ARC（Adaptive Replacement Cache）算法等近似 LRU 策略的优越性。细致讨论了抖动（Thrashing）现象的识别与缓解机制，以及内存映射文件（mmap）在用户空间访问内核数据结构时的安全性和效率考量。 第七章：内核内存分配器设计与实践 本章聚焦于内核内部的内存管理挑战，对比了 Slab 分配器、Buddy System（伙伴系统）的设计哲学和适用场景。详细分析了 Linux 内核中的 SLUB/SLAB 分配器如何处理不同大小对象的分配与回收，以及 NUMA（非统一内存访问）架构下，内存分配器如何实现节点局部性以最小化跨节点访问延迟。 第八章：系统虚拟化与资源隔离 本章从操作系统层面探讨了虚拟化技术（Type-1 Hypervisor, Type-2 Hypervisor）。深入分析了硬件辅助虚拟化（VT-x/AMD-V）如何最小化对敏感指令的拦截开销。详细对比了全虚拟化、半虚拟化和容器化（如 Linux Cgroups 和 Namespaces）在资源隔离和性能开销上的权衡。 --- 第三部分：I/O 子系统与持久化存储 (I/O Subsystems and Persistent Storage) 本部分关注数据流的调度、同步与持久化，这是高性能计算系统的瓶颈所在。 第九章：设备驱动模型与中断处理流程 阐述了现代设备驱动（如 Linux Kernel Modules）的设计规范，并着重分析了设备 I/O 的同步机制。详细讨论了软中断（SoftIRQs）和任务队列（Tasklets）在中断处理中的分层设计，以避免中断处理程序长时间占用 CPU 时间。 第十章：块设备调度与文件系统理论 本书不对通用文件系统做泛泛介绍，而是深入探讨了块设备调度器（Block I/O Schedulers）的设计目标（吞吐量 vs. 延迟）。详细对比了 CFQ、Deadline、NOOP，并着重分析了现代内核中多队列（blk-mq）框架如何优化 SSD 访问的并行性。在文件系统部分，聚焦于日志（Journaling）机制的恢复保证和写时复制（Copy-on-Write, CoW）文件系统（如 ZFS/Btrfs）的数据一致性模型。 第十一章：网络协议栈的操作系统实现 从内核角度审视 TCP/IP 协议栈的实现。关注 Socket API 的系统调用开销，并深入分析零拷贝技术（如 sendfile/splice）在网络传输中的应用。探讨了内核网络协议栈（如 XDP/eBPF）如何实现用户空间数据包的快速处理，以应对高速网络带来的挑战。 --- 第四部分：并发控制、安全与未来趋势 (Concurrency Control, Security, and Future Trends) 本部分探讨了多核并行环境下的软件正确性保证，以及操作系统的安全加固与新兴技术融合。 第十二章：高级并发控制与同步原语 超越传统的 Peterson 算法，本章深入讲解了无锁数据结构（Lock-Free Data Structures）的设计哲学，重点分析了 CAS（Compare-and-Swap）指令在实现高效同步中的核心作用。详细比较了读写锁、屏障（Memory Barriers）的种类及其对编译器和硬件重排序的影响，确保读者理解并发编程的深层语义。 第十三章：安全增强的操作系统设计 本章探讨了操作系统如何抵御软件攻击。重点分析了地址空间布局随机化（ASLR）、数据执行保护（DEP/NX Bit）的实现细节。深入研究了基于角色的访问控制（RBAC）和强制访问控制（MAC）模型在操作系统安全策略中的应用，并讨论了内核模块签名和代码完整性校验的重要性。 第十四章：面向多核与异构计算的调度策略 针对现代多核 CPU 结构，本章详细分析了负载均衡（Load Balancing）和缓存感知调度（Cache-Aware Scheduling）算法，例如如何通过 CPU 亲和性（Affinity）和 NUMA 策略来最大化 L1/L2/L3 缓存的命中率。同时，讨论了如何将 GPU 等加速器作为一种特殊的“资源”纳入操作系统的统一调度框架。 第十五章：可信执行环境（TEE）与操作系统未来 本章展望了新兴技术对操作系统的影响。探讨了可信计算基础（TCG）与英特尔 SGX 等技术如何提供硬件隔离的执行环境。最后，讨论了实时操作系统（RTOS）在现代工业控制系统中的应用，以及微内核（Microkernel）架构（如 L4 家族）在构建高可靠性、高安全性系统中的复兴潜力。 --- 适用读者对象 高等院校学生： 计算机科学、软件工程、信息安全等专业本科高年级及研究生。 系统工程师与开发人员： 需要深入理解底层机制以进行性能调优、内核模块开发或嵌入式系统设计的专业人士。 系统架构师： 寻求构建高性能、高安全或特定领域操作系统解决方案的架构设计者。 --- 本书特色 1. 实践驱动的理论深度： 每一章节的理论阐述都紧密结合现代主流操作系统（如 Linux 内核的特定版本和 Windows 内部结构）的实际实现。 2. 聚焦前沿挑战： 大篇幅覆盖了多核并行、内存虚拟化、安全隔离和异构计算等当前系统领域的核心难题，而非停留在上世纪的经典模型。 3. 清晰的逻辑递进： 从硬件架构到系统调用，再到复杂的内存和 I/O 调度，层次分明，易于读者构建完整的知识体系。 4. 丰富的案例分析： 包含大量精选的性能瓶颈案例分析，指导读者如何“看到”内核在做什么，而不是仅仅“知道”它应该做什么。

第一篇　总　论
CHAPTER 1　概　　说
CHAPTER 2　系统结构

第二篇　行程管理
CHAPTER 3　行程观念
CHAPTER 4　多执行绪
CHAPTER 5　行程排班
CHAPTER 6　同　步
CHAPTER 7　死　结

第三篇 记忆体管理
CHAPTER 8　记忆体管理策略
CHAPTER 9　虚拟记忆体管理

第四篇 储存装置
CHAPTER 10　档案系统
CHAPTER 11　档案系统的制作
CHAPTER 12　辅助储存结构
CHAPTER 13　输入/输出系统

第五篇 保护和安全
CHAPTER 14　系统保护
CHAPTER 15　系统安全性

第六篇 个案研究
CHAPTER 16　Linux系统
CHAPTER 17　Windows
CHAPTER 18　影响的作业系统

评分☆☆☆☆☆

对我而言，这本书的价值更在于它提供了宏观的系统视野。在当今这个微服务和云计算盛行的时代，很多开发者习惯于将操作系统视为一个“黑箱”——我们只管调用API，至于底层如何实现，并不关心。然而，这本书强迫你跳出这个舒适区，去审视那个“黑箱”的内部构造。它不仅仅是告诉你进程是什么，更是深入剖析了内核如何通过上下文切换实现多任务的“幻觉”，以及调度器如何在公平性和效率之间进行痛苦的抉择。这种对底层逻辑的透彻理解，让我对性能调优和故障排查有了全新的视角。比如，当程序出现莫名其妙的延迟时，我不再只会怀疑网络或代码本身，而是会联想到是不是因为当前的调度策略导致了高优先级的任务被低优先级的任务阻塞。这种系统层面的思维框架，极大地提升了我的问题解决能力，使我能够从更本质的层面去优化软件的健壮性和响应速度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度，尤其是在处理现代安全性和操作系统结合的部分，给我留下了非常深刻的印象。以往的教材可能更侧重于经典的并发与内存模型，但这一版明显与时俱进，对安全漏洞的防范机制有详细的论述。比如，对于栈溢出、缓冲区越界等常见安全问题，书中不仅解释了它们是如何发生的，更重要的是，详细讲解了现代操作系统是如何通过地址空间布局随机化（ASLR）和数据执行保护（DEP）等机制来主动防御这些攻击的。这种前瞻性的内容，让这本书的保质期大大延长，它不仅仅是回顾历史，更是在预演未来的安全挑战。阅读这些章节，让我深刻体会到，一个健壮的操作系统设计，其核心目标之一就是尽可能地消除由设计缺陷带来的安全隐患。这种将安全视为系统设计内在属性而非事后补丁的理念，是这本书传授给我的最重要的财富之一。

评分☆☆☆☆☆

从语言风格上来说，这本书的作者展现出了一种难得的幽默感和严谨性的完美平衡。它既保持了学术作品应有的精确性和深度，但在阐述复杂概念时，总能找到一个恰到好处的比喻来打破僵局。我记得读到关于I/O子系统处理延迟和吞吐量矛盾的那部分时，作者用了一个关于“厨房里厨师和传菜员协作效率”的比喻，瞬间就把我从晦涩的缓冲区管理中解救了出来。这种将高深概念“人情化”的能力，是许多技术书籍所缺乏的。它没有故作高深，而是真诚地试图让读者理解，而不是仅仅记住。这种温暖的教学态度，使得即使面对像磁盘调度算法这样需要大量计算和逻辑推理的内容，阅读过程也充满了乐趣和探索欲。它不是一本冷冰冰的参考手册，而更像是一位耐心的导师，总是在你快要放弃的时候，提供那个关键的、能点亮全局的洞察。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和案例的丰富性是我最为欣赏的一点，它远超出了传统教科书的刻板印象。许多章节都配有非常贴合现代计算环境的示例代码和架构图，这对于视觉学习者来说简直是福音。坦白说，我过去对并发编程总是感到头疼，总觉得那些锁和信号量的概念太抽象，容易陷入死锁的泥潭。但是，这本书通过构建一系列生动的模拟场景，比如多个线程试图同时修改一个共享数据结构时的竞争状态，用图形化的方式展示了竞态条件的发生过程和解决方案的有效性，极大地降低了学习曲线。而且，它并没有仅仅停留在理论层面，而是深入探讨了当前主流操作系统（如Linux和Windows）在具体实现上的差异和权衡，这使得书本知识能够立刻与我日常工作中接触到的真实环境对接起来。这种理论与实践无缝衔接的设计，让学习过程不再是单向的灌输，而更像是一场与资深专家的对话，充满了启发性和可操作性。我甚至会时不时地翻阅其中的某一章，用来校验自己对某个复杂系统行为的判断是否准确。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的让我对计算机科学的核心领域有了更深入的理解，特别是关于内存管理和进程调度的那些章节，简直是神来之笔。作者似乎有一种魔力，能把那些看似枯燥的底层机制，讲解得如同精彩的侦探小说。我记得有一次为了搞清楚虚拟内存是如何映射物理地址的，我几乎把那几页反复看了不下十遍，每一次都有新的领悟。特别是关于页面置换算法的讨论，不再是冷冰冰的公式堆砌，而是结合了实际运行场景的案例分析，让我真真切切感受到了操作系统为了优化性能所做的那些精妙权衡。那种柳暗花明的豁然开朗，是阅读其他理论书籍难以体会的。它不仅仅是知识的传递，更像是一次系统性的思维训练，教会我如何像一个架构师那样去思考资源的分配和冲突解决。我个人认为，对于任何想在软件开发领域深耕，而不是仅仅停留在应用层调包的工程师来说，这本书提供的底层视角是无可替代的基石。它为理解后续所有高级系统设计打下了极其坚实的基础，让人对“为什么”而不是仅仅“是什么”有了答案。读完之后，再看任何新的系统框架，都会不由自主地去追溯它背后的操作系统原理，那种自信和洞察力是飞跃性的提升。