本书结合大量实验程序和图表，通俗易懂地介绍了Linux操作系统的运行原理和硬件的基础知识，涉及进程管理、进程调度器、内存管理、存储层次、文件系统和外部存储器等。实验程序使用C语言和Python编写，读者可亲自动手运行程序，来确认系统的行为。另外，以图解的方式介绍各知识点，简明且直观，能够帮助读者加深理解。读者只需对Linux基本命令有所了解，即可轻松阅读。
本书适合应用程序开发人员、系统设计师、运维管理人员和技术支持人员等人士阅读。
198张图解+大量实验程序，直击Linux核心工作原理
如果你想知道在操作系统启动后，CPU、内存、文件系统等在内部是如何工作的。
如果你只知道Linux的基本命令或者一些零散的知识，想形成完整的脉络。
如果你在遇到操作系统或硬件相关的问题时，不知道如何处理。
那么不妨读一读这本书，系统地掌握操作系统的基础知识！
1.原富士通一线Linux内核开发工程师基于十余年经验执笔，专业实用
2.聚焦Linux核心功能，简明易懂地讲解操作系统是怎样工作的
3.198张示意图帮助理解，详略得当，为读懂大部头开路
4.结合大量实验程序，边动手操作边学习，真实体验系统运行过程
本书适合：
1.菜鸟程序员入门进阶
2.中级程序员查漏补缺
3.高手程序员/教师讲解操作系统基础知识
武内觉（作者）
2005年~2017年就职于日本富士通公司，负责商用Linux，特别是Linux内核的开发与支持工作。2017年后在Cybozu公司担任技术顾问。
曹栩（译者）
出生于中国广东省。毕业于天津理工大学。曾从事系统维护工作，长期参与开源贡献。目前在日本求学，专攻通信协议与网络安全方向。
第 1章 计算机系统的概要 1
第 2章 用户模式实现的功能 11
2.1 系统调用 12
2.2 系统调用的包装函数 22
2.3 C标准库 24
2.4 OS提供的程序 26
第3章 进程管理 27
3.1 创建进程 28
3.2 fork()函数 28
3.3 execve()函数 31
3.4 结束进程 38
第4章 进程调度器 41
4.1 关于实验程序的设计 43
4.2 实验程序的实现 44
4.3 实验 48
4.4 思考 53
4.5 上下文切换 54
4.6 进程的状态 55
4.7 状态转换 57
4.8 空闲状态 59
4.9 各种各样的状态转换 61
4.10 吞吐量与延迟 63
4.11 现实中的系统 69
4.12 存在多个逻辑 CPU时的调度 70
4.13 实验方法 71
4.14 实验结果 72
4.15 吞吐量与延迟 76
4.16 思考 77
4.17 运行时间和执行时间 78
4.18 进程睡眠 84
4.19 现实中的进程 85
4.20 变更优先级 87
第5章 内存管理 95
5.1 内存相关的统计信息 96
5.2 内存不足 98
5.3 简单的内存分配 101
5.4 虚拟内存 106
5.5 页表 108
5.6 实验 110
5.7 为进程分配内存 111
5.8 实验 116
5.9 利用上层进行内存分配 118
5.10 解决问题 121
5.11 虚拟内存的应用 126
5.12 文件映射 127
5.13 请求分页 131
5.14 写时复制 145
5.15 Swap 151
5.16 多级页表 159
5.17 标准大页 163
第6章 存储层次 167
6.1 高速缓存 168
6.2 高速缓存不足时 173
6.3 多级缓存 175
6.4 关于高速缓存的实验 176
6.5 访问局部性 180
6.6 总结 181
6.7 转译后备缓冲区 181
6.8 页面缓存 181
6.9 同步写入 186
6.10 缓冲区缓存 187
6.11 读取文件的实验 187
6.12 写入文件的实验 194
6.13 调优参数 196
6.14 总结 198
6.15 超线程 199
第7章 文件系统 203
7.1 Linux的文件系统 207
7.2 数据与元数据 210
7.3 容量限制 211
7.4 文件系统不一致 212
7.5 日志 214
7.6 写时复制 218
7.7 防止不了的情况 221
7.8 文件系统不一致的对策 221
7.9 文件的种类 223
7.10 字符设备 224
7.11 块设备 225
7.12 各种各样的文件系统 228
7.13 基于内存的文件系统 228
7.14 网络文件系统 230
7.15 虚拟文件系统 231
7.16 Btrfs 233
第8章 外部存储器 241
8.1 HDD的数据读写机制 242
8.2 HDD的性能特性 244
8.3 HDD的实验 246
8.4 实验程序 247
8.5 顺序访问 251
8.6 随机访问 253
8.7 通用块层 254
8.8 I/O调度器 255
8.9 预读 256
8.10 实验 258
8.11 SSD 267
8.12 总结 279
后记 280
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