迈向Linux工程师之路：Superuser一定要懂的技术与运用（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Linux不像其他的作业系统，它不会对使用者隐瞒重要的资讯。反之，Linux会让它的使用者掌控一切。而想要掌握Linux，就必须理解此作业系统的工作机制，包括「系统是如何启动的」（boots）、networking是如何运作的，以及Linux的核心实际上都做了些什么。

　　本书是畅销书《How Linux Works》的第二版。作者Brian Ward再次深入Linux的核心，对其概念进行更详尽、更深度的探讨，使任何对作业系统内部运作感到好奇的读者，都可以从中获益。本书是作者多年专业知识的累积，透过这本书，你将学到：

　　♦ Linux从「启动加载程式」到「初始化实作」(systemd, Upstart, and System V) 的启动方式有哪些
　　♦ 核心如何管理设备、设备驱动程式与程序（process）
　　♦ 网路（networking）、介面、防火墙和伺服器的运作方式
　　♦ 开发工具如何工作并与共享函式库协作
　　♦ 如何编写高效的shell脚本

　　读者还能探索Linux的核心，并检查使用者空间内的关键系统任务，包括系统唿叫、输入和输出以及档案系统。结合了背景、理论、实务案例和详尽的解释，本书将教你「如何解决麻烦的问题」以及「控制作业系统」所需的全部知识。

好评推荐

　　第1版书评
　　「非常棒的书。在近350页的内容中，涵盖了Linux的所有基础知识。」 —EWEEK
　　「对于那些想要学习Linux，同时对作业系统内部工作原理又不太熟悉的读者，本书绝对值得推荐。」—O'REILLYNET
　　「介绍Linux基础知识最好的书之一，同时也适合Linux进阶使用者阅读，五星。」—OPENSOURCE-BOOK-REVIEWS.COM
　　「本书的成功源于它对内容的良好组织和对技术细节的深入探讨。」 —KICKSTART NEWS
　　「本书对Linux的介绍可谓独树一格。它朴实无华，注重对命令行的介绍，并且深入到系统内部，而非仅仅停留在图形使用者介面。」—TECHBOOKREPORT.COM
　　「本书充分介绍了Linux系统的工作原理。」—HOSTING RESOLVE
 

揭秘现代计算核心：精通操作系统与底层架构的实践指南 深入理解计算机系统的基石，掌握驱动下一代技术创新的核心能力。 本手册旨在为那些渴望超越应用层面，深入理解和驾驭现代计算系统的技术人员提供一条清晰、系统的进阶路径。我们不讨论特定的发行版操作指令，不侧重于单一的工具集使用，而是专注于构建一个坚实的理论基础与跨平台实践能力，使读者能够真正理解操作系统、硬件接口以及网络通信的底层机制。 第一部分：操作系统内核的秘密与抽象 本章将带领读者剖开操作系统的“黑匣子”，探究其如何管理资源、调度任务并提供一致的用户体验。 1.1 内存管理的艺术与挑战： 我们将详尽解析虚拟内存与物理内存之间的映射关系。重点剖析分页（Paging）机制，包括 TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理及其对性能的影响。深入探讨内存保护的必要性，以及操作系统如何实现进程间的内存隔离。此外，我们将引入缓存一致性（Cache Coherency）的概念，解释多核处理器环境中，数据如何在不同 CPU 核心的 L1/L2/L3 缓存中保持同步，这是高性能计算的基石。 1.2 进程与线程的生命周期： 理解进程（Process）与线程（Thread）的根本区别，不再是简单的概念对比，而是深入到内核数据结构层面。我们将分析进程控制块（PCB）中包含的关键信息，以及上下文切换（Context Switching）的完整流程，包括寄存器状态的保存与恢复，以及由此带来的性能开销。对于线程，我们将探讨用户级线程与内核级线程的区别，以及同步原语（如互斥锁、信号量、条件变量）在多线程编程中的正确应用与潜在的死锁分析模型。 1.3 调度算法的权衡与选择： 抛开教科书式的简单介绍，我们关注实际系统中主流调度器的设计哲学。对比抢占式（Preemptive）与非抢占式调度，并详细解析如完全公平调度器（CFS）的设计思想，它如何通过“虚拟运行时”概念实现时间片的公平分配。我们将讨论实时系统（RTOS）对调度的特殊要求，以及如何通过调整优先级和时间片来优化关键任务的响应延迟。 第二部分：存储系统与数据持久化 数据安全与高效存取是任何工程系统的生命线。本部分聚焦于硬盘、文件系统以及数据流的底层实现。 2.1 块设备与 I/O 栈的效率： 系统如何与物理磁盘通信？我们将深入探讨 SCSI/SATA/NVMe 接口的基本通信协议。重点解析 I/O 请求的调度过程，从上层文件系统的调用到底层块设备的队列管理。对于现代固态硬盘（SSD），理解磨损均衡（Wear Leveling）和垃圾回收（Garbage Collection）机制对于预测存储性能至关重要。 2.2 文件系统的内在结构： 超越简单的文件目录结构，本章探究不同文件系统的核心设计哲学。我们会详细分析日志结构文件系统（如 Ext4/XFS）如何通过预写日志（Write-Ahead Logging）来保证原子性和一致性。对于面向现代云环境的分布式文件系统，我们将探讨一致性模型（如 Paxos 或 Raft 算法在数据同步中的作用）如何保障数据的跨节点可靠性。 2.3 数据流、缓冲区与零拷贝： 理解应用程序与内核之间数据传输的效率瓶颈。我们将详细阐述标准 I/O (stdio) 与系统调用 I/O 的区别。随后，重点介绍“零拷贝”（Zero-Copy）技术，分析 `sendfile()` 等系统调用如何避免数据在内核缓冲区和用户缓冲区之间的冗余复制，从而极大提升网络传输和文件操作的性能。 第三部分：网络协议栈的深度解析 网络通信是现代分布式应用的基础。本部分旨在让读者完全掌握 TCP/IP 协议栈的每一个层次，并具备故障诊断的高级能力。 3.1 从物理层到应用层的数据封装： 我们将逐层解析以太网帧、IP 数据包、TCP/UDP 报文的头部结构。重点分析 IP 路由机制，包括子网掩码、ARP 广播解析过程，以及数据包在路由器之间传递时的决策逻辑。 3.2 TCP 连接的建立、维护与健壮性： 三次握手（Three-Way Handshake）不仅仅是建立连接，它更是一个状态同步过程。我们会深入分析四次挥手（Four-Way Handshake）处理 TIME_WAIT 状态的必要性。核心在于理解 TCP 的流量控制（滑动窗口机制）和拥塞控制（如 Reno 或 CUBIC 算法），这些机制如何动态调整发送速率以适应网络带宽和延迟变化。 3.3 高级网络概念与性能调优： 探讨 Socket 编程的高级特性，例如 I/O 多路复用技术（`select`, `poll`, `epoll`/`kqueue`）的内部工作原理，以及它们如何支持高并发服务器的构建。此外，分析网络延迟的来源，包括系统调用开销、中断处理延迟以及网卡队列溢出，并介绍相应的性能度量工具和内核参数调优策略。 第四部分：硬件交互与系统调试 要成为真正的系统工程师，必须学会与硬件“对话”，并掌握在复杂环境下诊断问题的能力。 4.1 中断、异常与系统调用： 理解程序执行流如何从用户态切换到内核态。详细分析硬件中断（Interrupts）与软件中断（System Calls）的根本区别。探究中断处理程序（ISR）的执行时机与上下文限制，这是理解系统响应速度的关键。 4.2 编译、链接与加载的魔力： 本章揭示源代码如何转化为可执行文件。解析 ELF（Executable and Linkable Format）文件的结构，包括代码段、数据段、符号表和重定位表。深入探讨动态链接器（Dynamic Linker/Loader）的工作流程，理解共享库（Shared Libraries）的加载机制以及延迟绑定（Lazy Binding）如何优化启动时间。 4.3 性能分析与系统追踪： 介绍系统级性能分析的科学方法论。重点学习使用基于内核的动态追踪工具集，如 BPF（Berkeley Packet Filter）技术栈，如何安全、非侵入性地收集运行时事件（如函数调用、I/O 延迟、调度事件）。通过实际案例，演示如何构建自定义追踪点来定位应用性能瓶颈，从用户空间一直追踪到内核调度器层面。 通过对这些核心主题的深入钻研，读者将建立起一套完整、互联的系统级知识框架，能够自信地设计、部署和维护下一代复杂的计算基础设施。本书提供的是理解“为什么”的技术深度，而非仅仅停留在“如何做”的操作层面。

作者简介

Brian Ward

　　毕业于芝加哥大学，获得电脑科学博士学位。1993 年始接触Linux，研究并教授Linux 二十余年。除了这本深受读者喜爱的书，Brian 还着有《Linux Kernel-HOWTO》、《The Book of VMware》（No Starch Press）以及《The Linux Problem Solver》（No Starch Press）等畅销着作。
 

ch 01　概述
1.1 Linux作业系统中的抽象级别和层次
1.2 硬体系统：理解主记忆体
1.3 核心
1.4 使用者空间
1.5 使用者
1.6 前瞻

ch 02　基础命令和目录结构
2.1 Bourne shell: /bin/sh
2.2 shell的使用
2.3 基础命令
2.4 浏览目录
2.5 中间命令
2.6 更改密码和shell
2.7 dot档案
2.8 环境变数和shell变数
2.9 命令路径
2.10 特殊字元
2.11 命令行编辑
2.12 文字编辑器
2.13 取得线上说明
2.14 shell输入输出
2.15 理解错误资讯
2.16 查看和操纵程序
2.17 档案模式和权限
2.18 归档和压缩档案
2.19 Linux目录结构基础
2.20 以超级使用者的身分执行命令
2.21 前瞻

ch 03　设备管理
3.1 设备档案
3.2 sysfs设备路径
3.3 dd命令和设备
3.4 设备名总结
3.5 udev
3.6 详解SCSI和Linux核心

ch 04　硬碟和档案系统
4.1 为磁碟设备分区
4.2 档案系统
4.3 交换空间
4.4 前瞻：磁碟和使用者空间
4.5 深入传统档案系统

ch 05　Linux核心的启动
5.1 启动讯息
5.2 核心初始化和启动选项
5.3 核心参数
5.4 引导装载程式
5.5 GRUB简介
5.6 UEFI安全启动的问题
5.7 链式载入其他作业系统
5.8 引导装载程式细节

ch 06　使用者空间的启动
6.1 init介绍
6.2 System V执行级别
6.3 识别你的init
6.4 systemd
6.5 Upstart
6.6 System V init
6.7 关闭系统
6.8 initramfs
6.9 紧急启动和单使用者模式

ch 07　系统设定：日志、系统时间、批次处理任务和使用者
7.1 /etc目录结构
7.2 系统日志
7.3 使用者管理档案
7.4 getty和login
7.5 设定时间
7.6 使用cron来调度日常任务
7.7 使用at 进行一次性任务调度
7.8 了解使用者ID和使用者切换
7.9 使用者标识和认证
7.10 PAM
7.11 前瞻

ch 08　程序与资源利用详解
8.1 程序追踪
8.2 使用lsof查看打开的档案
8.3 追踪程式执行和系统唿叫
8.4 线程
8.5 资源监控简介
8.6 测量CPU时间
8.7 调整程序优先级
8.8 平均负载
8.9 记忆体
8.10 使用vmstat监控CPU和记忆体效能
8.11 I/O监控
8.12 使用pidstat监控程序
8.13 更深入的主题

ch 09　网路与设定
9.1 网路基础
9.2 网路层次
9.3 网际网路层
9.4 路由和核心路由表
9.5 基本ICMP和DNS工具
9.6 实体层与乙太网
9.7 理解核心网路介面
9.8 设定网路介面
9.9 开机启动的网路设定
9.10 手动和开机启动的网路设定带来的问题
9.11 一些网路设定管理器
9.12 解析主机名
9.13 Localhost
9.14 传输层：TCP、UDP 和Service
9.15 普通本地网路
9.16 理解DHCP
9.17 将Linux设定成路由器
9.18 私有网路
9.19 网路位址转换（IP 伪装）
9.20 路由器与Linux
9.21 防火墙
9.22 乙太网、IP和ARP
9.23 无线乙太网
9.24 小结

ch 10　网路应用与服务
10.1 服务的基本概念
10.2 网路伺服器
10.3 SSH
10.4 守护程序inetd和xinetd
10.5 诊断工具
10.6 远程程式唿叫
10.7 网路安全
10.8 前瞻
10.9 socket：程序与网路的通讯方式
10.10 Unix 域socket

ch 11　shell脚本
11.1 shell脚本基础
11.2 引号与字面量
11.3 特殊变数
11.4 结束码
11.5 条件判断
11.6 回圈
11.7 命令替换
11.8 管理临时档案
11.9 here文件
11.10 重要的shell脚本工具
11.11 子shell
11.12 在脚本中包含其他档案
11.13 读取使用者输入
11.14 什么时候（不）应该使用shell脚本

ch 12　在网路上传输档案
12.1 快速复制
12.2 rsync
12.3 档案共享
12.4 用Samba分享档案
12.5 NFS 客户端
12.6 关于网路档案服务的选择与侷限的更多内容

ch 13　使用者环境
13.1 建立启动档案的规则
13.2 何时需要修改启动档案
13.3 shell 启动档案的元素
13.4 启动档案的顺序及例子
13.5 使用者预设设定
13.6 启动档案的一些陷阱
13.7 前瞻

ch 14　Linux桌面概览
14.1 桌面元件
14.2 近观X Window系统
14.3 探索X客户端
14.4 X的未来
14.5 D-Bus
14.6 列印
14.7 其他有关桌面的话题

ch 15　开发工具
15.1 C 编译器
15.2 make
15.3 除错器
15.4 Lex和Yacc
15.5 脚本语言
15.6 Java
15.7 展望：编译包

ch 16　从C程式码编译出软体
16.1 软体的建置系统
16.2 解开C原始码包
16.3 GNU autoconf
16.4 实践安装
16.5 打补丁
16.6 编译和安装的问题排查
16.7 前瞻

ch 17　在基础上搭建
17.1 Web伺服器与应用
17.2 资料函式库
17.3 虚拟化
17.4 分散式计算与按需计算
17.5 嵌入式系统
17.6 结束语

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容安排，我认为非常用心。它并没有一开始就堆砌大量的命令和概念，而是循序渐进，先从基础的系统架构入手，解释了Linux的整体设计理念，比如文件系统、进程管理、内存管理这些根本性的东西。我印象特别深刻的是关于“文件系统”的章节，作者用了很多形象的比喻来解释EXT4、XFS等文件系统的差异和优劣，以及它们在实际应用中的考量，这让我这个之前对文件系统只是一知半解的读者茅塞顿开。而且，书中还穿插了不少实际案例，比如如何优化文件系统的性能，如何进行数据恢复等等，这些都非常有实践价值。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《迈向Linux工程师之路：Superuser一定要懂的技术与运用（第二版）》，迫不及待地翻看了起来。这本书给我的第一印象是厚实，内容翔实，页边留白也比较合理，阅读体验算是不错。封面设计简洁大气，用色沉稳，符合技术类书籍的风格。我尤其欣赏的是它将“Superuser”这个概念贯穿始终，让我觉得不是在泛泛地讲Linux，而是非常有针对性地聚焦于那些想要深入掌握Linux核心、成为技术骨干的读者。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，学习Linux光是死记硬背命令是远远不够的，更重要的是理解背后的原理。《迈向Linux工程师之路》在这方面做得相当出色。作者在讲解shell脚本编程时，不仅仅是列出脚本的语法，而是深入分析了脚本的执行流程、变量的传递、函数的定义和调用，以及如何有效地调试脚本。我试着自己写了一个简单的自动化部署脚本，书中提到的错误处理和日志记录方法，让我的脚本变得更加健壮和易于维护。这让我深切体会到，掌握了原理，写出来的代码才能真正做到“信手拈来”。

评分☆☆☆☆☆

最让我惊喜的是，这本书并没有止步于静态的技术讲解，而是积极引导读者去理解Linux的动态性。关于系统性能调优的部分，作者并没有给出“万能药”，而是教会我们如何去监控、分析系统的瓶颈，比如CPU、内存、I/O的负载情况，以及如何通过调整内核参数、优化进程调度等方式来提升系统性能。书中还提到了容器化技术（Docker）和自动化运维工具（Ansible）的初步概念和应用，这让我感觉这本书紧跟技术发展的潮流，不仅仅是教授“如何做”，更是指导“如何思考”和“如何持续学习”。

评分☆☆☆☆☆

这本书在网络部分的内容也非常扎实。我一直对TCP/IP协议栈的细节感到有些模糊，这本书通过对网络通信过程的详细剖析，包括三次握handshake、四次挥手，以及各种常用网络命令（如netstat, ss, tcpdump）的深入讲解，让我对网络通信有了更清晰的认识。特别是书中关于防火墙（iptables/firewalld）的配置和安全策略的制定，内容详尽，并且附带了很多实际场景的配置示例，这对于我平时维护服务器安全非常有帮助。感觉这本书的内容，完全可以作为网络工程师入门和进阶的参考书。