《FreeBSD操作系统设计与实现(原书第2版)》配书资源

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《《FreeBSD操作系统设计与实现(原书第2版)》配书资源》封面
  • 出版社:机械工业出版社
  • 作者:[美]马歇尔·柯克·麦库西克(Marshall、Kirk、McKusick)、乔治·V.、内维尔-尼尔(George、V.、Neville-Neil)、罗伯特·N.、M.、沃森(Robert、N.、M.、Watson)
  • 大小:127.8 MB
  • 类别:FreeBSD
  • 热度:655
  • 操作系统:精髓与设计原理(第五版) 课后答案
  • 操作系统设计与实现(上下册)
  • 操作系统:精髓与设计原理(第8版) 课后答案
  • 一个64位操作系统的设计与实现
  • 操作系统:精髓与设计原理
  • 配套书籍介绍

    本书由FreeBSD系统的三位引领者撰写,在上一版基础上做了大幅更新,涵盖FreeBSD 5和FreeBSD 11之间的所有重大改进,如使用FreeBSD Jail的高度可扩展和轻量级虚拟化、使用Xen和Virtio设备半虚拟化的虚拟机加速、Capsicum沙箱和GELI加密磁盘保护以及DTrace内核调试技巧等。全书从接口到内核再到硬件逐层深入,详细阐述实现每个重要系统组件——进程管理、安全、虚拟内存、I/O系统、文件系统、socket IPC和网络等——所使用的概念、数据结构和算法。本书可以作为高等院校操作系统相关课程的教材或参考书,也可以作为系统开发人员和管理人员的学习指南。

    本书是Marshall Kirk McKusick、George V. Neville-Neil、Robert N. M. Watson三位FreeBSD系统引领者的倾力巨著。Marshall Kirk McKusick实现了4.2BSD快速文件系统,并负责监督4.3BSD和4.4BSD的开发与发布。George V. Neville-Neil编写了安全、网络和操作系统相关的许多资料。Robert N. M. Watson为FreeBSD核心团队服务了10年之久,并且当了15年贡献者。他们三位作为FreeBSD基金会的董事会成员,为FreeBSD的不断发展和演进做出了巨大贡献。

    FreeBSD始于1993年,经过近30年的发展,已经成为世界上非常重要的操作系统之一。当前有很多公司的核心平台在使用FreeBSD操作系统,FreeBSD的一些设计思想和理念也深刻影响着操作系统世界。

    目录

    • 译者序
    • 前言
    • 作者简介
    • 第一部分概述
    • 第1章BSD系统的历史和目标2
    • 1.1UNIX系统的历史2
    • 1.1.1UNIX系统的起源2
    • 1.1.2Research小组的UNIX系统3
    • 1.1.3AT&T UNIX System Ⅲ和System V4
    • 1.1.4伯克利软件发布5
    • 1.1.5UNIX无处不在6
    • 1.2BSD和其他系统6
    • 1.3BSD向开放源代码的转变8
    • 1.3.1Networking Release 28
    • 1.3.2法律诉讼10
    • 1.3.34.4BSD11
    • 1.3.44.4BSD-Lite Release 211
    • 1.4FreeBSD的开发模式12
    • 第2章FreeBSD设计概述16
    • 2.1FreeBSD的功能和内核16
    • 2.2内核结构17
    • 2.3内核服务20
    • 2.4进程管理21
    • 2.4.1信号22
    • 2.4.2进程组和会话23
    • 2.5安全23
    • 2.5.1进程凭证24
    • 2.5.2特权模型25
    • 2.5.3自主访问控制25
    • 2.5.4能力模型25
    • 2.5.5Jail轻型虚拟化26
    • 2.5.6强制访问控制27
    • 2.5.7事件审计27
    • 2.5.8密码学与随机数生成器28
    • 2.6内存管理28
    • 2.6.1BSD内存管理设计要点29
    • 2.6.2内核中的内存管理30
    • 2.7I/O系统概述31
    • 2.7.1描述符与I/O31
    • 2.7.2描述符管理33
    • 2.7.3设备34
    • 2.7.4套接字IPC34
    • 2.7.5分散-收集I/O35
    • 2.7.6多文件系统支持35
    • 2.8设备36
    • 2.9快速文件系统36
    • 2.10Zettabyte文件系统40
    • 2.11网络文件系统41
    • 2.12进程间通信41
    • 2.13网络层协议42
    • 2.14传输层协议43
    • 2.15系统启动和停止43
    • 习题44
    • 第3章内核服务45
    • 3.1内核结构45
    • 3.1.1系统进程45
    • 3.1.2系统入口46
    • 3.1.3运行时的内核结构46
    • 3.1.4内核的入口48
    • 3.1.5从内核返回49
    • 3.2系统调用49
    • 3.2.1调用结果的处理49
    • 3.2.2从系统调用返回50
    • 3.3陷阱和中断51
    • 3.3.1I/O设备中断51
    • 3.3.2软件中断51
    • 3.4时钟中断52
    • 3.4.1统计和进程调度53
    • 3.4.2超时54
    • 3.5内存管理服务55
    • 3.6时间服务58
    • 3.6.1真实时间59
    • 3.6.2外部表示59
    • 3.6.3调整时间59
    • 3.6.4时间间隔60
    • 3.7资源服务60
    • 3.7.1进程优先级60
    • 3.7.2资源利用61
    • 3.7.3资源限制61
    • 3.7.4文件系统配额62
    • 3.8内核跟踪工具62
    • 3.8.1系统调用跟踪62
    • 3.8.2DTrace63
    • 3.8.3内核跟踪66
    • 习题68
    • 第二部分进程
    • 第4章进程管理70
    • 4.1进程管理概述70
    • 4.1.1多道程序设计71
    • 4.1.2调度72
    • 4.2进程状态73
    • 4.2.1进程结构75
    • 4.2.2线程结构78
    • 4.3上下文切换79
    • 4.3.1线程状态79
    • 4.3.2底层上下文切换80
    • 4.3.3主动上下文切换80
    • 4.3.4同步84
    • 4.3.5互斥锁同步85
    • 4.3.6互斥锁接口87
    • 4.3.7锁同步88
    • 4.3.8死锁预防89
    • 4.4线程调度91
    • 4.4.1低级调度器91
    • 4.4.2线程运行队列和上下文切换92
    • 4.4.3分时线程调度93
    • 4.4.4多处理器调度98
    • 4.4.5自适应空闲100
    • 4.4.6传统的分时线程调度100
    • 4.5创建进程101
    • 4.6终止进程102
    • 4.7信号103
    • 4.7.1发送信号106
    • 4.7.2传输信号108
    • 4.8进程组和会话110
    • 4.8.1进程组110
    • 4.8.2会话111
    • 4.8.3作业控制112
    • 4.9进程的调试114
    • 习题116
    • 第5章安全性118
    • 5.1操作系统安全119
    • 5.2安全模型120
    • 5.2.1进程模型120
    • 5.2.2自主与强制访问控制120
    • 5.2.3可信计算基121
    • 5.2.4其他内核安全特性121
    • 5.3进程凭证121
    • 5.3.1凭证结构122
    • 5.3.2凭证内存模型123
    • 5.3.3访问控制校验124
    • 5.4用户和组124
    • 5.5特权模型126
    • 5.5.1隐式特权127
    • 5.5.2显式特权127
    • 5.6进程间访问控制128
    • 5.6.1可见性129
    • 5.6.2信号129
    • 5.6.3调度控制129
    • 5.6.4等待进程终止130
    • 5.6.5调试130
    • 5.7自主访问控制130
    • 5.7.1虚拟文件系统接口与DAC131
    • 5.7.2对象属主与组132
    • 5.7.3UNIX权限132
    • 5.7.4访问控制列表134
    • 5.7.5POSIX.1e访问控制列表136
    • 5.7.6NFSv4访问控制列表138
    • 5.8Capsicum能力模型141
    • 5.8.1Capsicum应用体系结构142
    • 5.8.2能力系统142
    • 5.8.3能力143
    • 5.8.4能力模型145
    • 5.9Jail146
    • 5.10强制访问控制框架151
    • 5.10.1强制策略151
    • 5.10.2设计的指导原则152
    • 5.10.3MAC框架的体系结构153
    • 5.10.4启动框架154
    • 5.10.5策略注册155
    • 5.10.6框架入口点设计考量155
    • 5.10.7策略入口点设计考量156
    • 5.10.8内核服务入口点调用157
    • 5.10.9策略组合158
    • 5.10.10给对象打标签159
    • 5.10.11标签的生命周期与存储管理159
    • 5.10.12标签同步162
    • 5.10.13从用户空间进行策略无关的标签管理163
    • 5.11安全事件审计163
    • 5.11.1审计事件与记录164
    • 5.11.2BSM审计记录与审计跟踪165
    • 5.11.3内核审计的实现166
    • 5.12加密服务168
    • 5.12.1加密框架168
    • 5.12.2随机数生成器170
    • 5.13GELI全磁盘加密173
    • 5.13.1机密性和完整性保护173
    • 5.13.2密钥管理174
    • 5.13.3启动GELI174
    • 5.13.4加密块保护175
    • 5.13.5I/O模型176
    • 5.13.6不足176
    • 习题177
    • 第6章存储管理178
    • 6.1术语178
    • 6.1.1进程与内存179
    • 6.1.2调页机制180
    • 6.1.3替换算法180
    • 6.1.4工作集模型181
    • 6.1.5交换机制181
    • 6.1.6虚拟内存的优点182
    • 6.1.7虚拟内存的硬件要求182
    • 6.2FreeBSD 虚拟内存系统概述183
    • 6.3内核的存储管理185
    • 6.3.1内核映射和子映射186
    • 6.3.2内核地址空间的分配188
    • 6.3.3slab分配器190
    • 6.3.4keg分配器191
    • 6.3.5zone分配器192
    • 6.3.6内核malloc194
    • 6.3.7内核zone分配器196
    • 6.4进程独立拥有的资源197
    • 6.4.1FreeBSD的进程虚拟地址空间197
    • 6.4.2缺页处理199
    • 6.4.3映射到vm_object199
    • 6.4.4vm_object201
    • 6.4.5vm_object到页面201
    • 6.5共享内存202
    • 6.5.1mmap模型203
    • 6.5.2共享映射205
    • 6.5.3私有映射205
    • 6.5.4压缩影子链207
    • 6.5.5私有快照208
    • 6.6创建新进程209
    • 6.6.1预留内核资源210
    • 6.6.2复制用户地址空间211
    • 6.6.3不通过复制创建新进程211
    • 6.7执行一个文件212
    • 6.8操作进程地址空间213
    • 6.8.1改变进程大小213
    • 6.8.2文件映射214
    • 6.8.3改变保护权限215
    • 6.9终止进程215
    • 6.10调页器接口216
    • 6.10.1vnode调页器218
    • 6.10.2设备调页器219
    • 6.10.3物理内存调页器220
    • 6.10.4交换调页器221
    • 6.11调页机制224
    • 6.11.1硬件高速缓存的设计228
    • 6.11.2硬件内存管理229
    • 6.11.3超级页231
    • 6.12页面替换235
    • 6.12.1调页参数237
    • 6.12.2pageout守护进程237
    • 6.12.3交换机制240
    • 6.12.4换入进程242
    • 6.13可移植性243
    • 6.13.1pmap模块的作用243
    • 6.13.2初始化和启动245
    • 6.13.3分配和释放映射248
    • 6.13.4改变映射的访问和wiring属性249
    • 6.13.5物理页面使用信息的维护251
    • 6.13.6初始化物理页面251
    • 6.13.7管理内部数据结构252
    • 习题252
    • 第三部分I/O系统
    • 第7章I/O系统概述256
    • 7.1描述符管理和服务257
    • 7.1.1打开文件条目258
    • 7.1.2描述符管理260
    • 7.1.3异步I/O261
    • 7.1.4文件描述符锁261
    • 7.1.5描述符的多路I/O复用263
    • 7.1.6select的实现265
    • 7.1.7kqueue和kevent267
    • 7.1.8数据在内核中的迁移269
    • 7.2本地进程间交互270
    • 7.2.1信号量272
    • 7.2.2消息队列273
    • 7.2.3共享内存274
    • 7.3虚拟文件接口275
    • 7.3.1vnode的内容275
    • 7.3.2vnode的操作277
    • 7.3.3路径名的转换278
    • 7.3.4导出文件系统服务278
    • 7.4独立于文件系统的服务279
    • 7.4.1名字缓存281
    • 7.4.2缓冲区管理282
    • 7.4.3缓冲区管理的实现284
    • 7.5可堆叠的文件系统285
    • 7.5.1简单的文件系统层287
    • 7.5.2联合文件系统288
    • 7.5.3其他文件系统290
    • 习题291
    • 第8章设备292
    • 8.1设备概述292
    • 8.1.1PC I/O体系结构293
    • 8.1.2FreeBSD大容量存储I/O子系统的结构295
    • 8.1.3设备命名和访问296
    • 8.2从用户到设备的I/O映射297
    • 8.2.1设备驱动程序298
    • 8.2.2I/O队列299
    • 8.2.3中断处理299
    • 8.3字符设备299
    • 8.3.1原始设备和物理I/O301
    • 8.3.2面向字符的设备302
    • 8.3.3字符设备驱动程序入口点302
    • 8.4磁盘设备303
    • 8.4.1磁盘设备驱动程序入口点303
    • 8.4.2磁盘I/O请求排序303
    • 8.4.3磁盘标签304
    • 8.5网络设备305
    • 8.5.1网络设备驱动程序入口点306
    • 8.5.2配置与控制306
    • 8.5.3数据包接收307
    • 8.5.4数据包传输309
    • 8.6终端处理309
    • 8.6.1终端处理模式310
    • 8.6.2用户接口312
    • 8.6.3进程组、会话和终端控制313
    • 8.6.4终端操作313
    • 8.6.5终端输出(上半部分)314
    • 8.6.6终端输出(下半部分)315
    • 8.6.7终端输入315
    • 8.6.8关闭终端设备316
    • 8.7GEOM层316
    • 8.7.1术语和拓扑规则317
    • 8.7.2改变拓扑318
    • 8.7.3操作320
    • 8.7.4拓扑灵活性321
    • 8.8CAM层322
    • 8.8.1通过CAM子系统的SCSI I/O请求的路径323
    • 8.8.2ATA磁盘325
    • 8.9设备配置325
    • 8.9.1设备标识327
    • 8.9.2自动配置数据结构329
    • 8.9.3资源管理333
    • 8.10设备虚拟化334
    • 8.10.1与虚拟机监控程序的交互335
    • 8.10.2Virtio336
    • 8.10.3Xen339
    • 8.10.4设备直通346
    • 习题346
    • 第9章快速文件系统348
    • 9.1分层文件系统管理348
    • 9.2inode结构350
    • 9.2.1inode格式的改变351
    • 9.2.2扩展属性352
    • 9.2.3新的文件系统功能354
    • 9.2.4文件标志355
    • 9.2.5动态inode356
    • 9.2.6inode管理357
    • 9.3命名359
    • 9.3.1目录359
    • 9.3.2在目录中查找名称360
    • 9.3.3路径名转换362
    • 9.3.4链接363
    • 9.4配额365
    • 9.5文件锁定368
    • 9.6软更新372
    • 9.6.1在文件系统中的更新依赖373
    • 9.6.2依赖的结构376
    • 9.6.3位图依赖跟踪378
    • 9.6.4inode依赖跟踪378
    • 9.6.5直接块依赖跟踪379
    • 9.6.6间接块依赖跟踪380
    • 9.6.7新间接块的依赖跟踪381
    • 9.6.8新目录入口的依赖跟踪382
    • 9.6.9新目录依赖跟踪384
    • 9.6.10目录入口移除依赖项跟踪385
    • 9.6.11文件截断385
    • 9.6.12文件和目录inode回收385
    • 9.6.13目录入口重命名依赖关系跟踪386
    • 9.6.14软更新的fsync请求386
    • 9.6.15软更新的文件删除要求387
    • 9.6.16fsck的软更新要求389
    • 9.7文件系统快照389
    • 9.7.1创建一个文件系统快照389
    • 9.7.2维护文件系统快照391
    • 9.7.3大文件系统快照392
    • 9.7.4后台fsck393
    • 9.7.5用户可见的快照394
    • 9.7.6实时转储394
    • 9.8日志软更新394
    • 9.8.1背景和简介395
    • 9.8.2与其他实现的兼容性395
    • 9.8.3日志格式395
    • 9.8.4需要日志记录的修改396
    • 9.8.5日志的额外需求397
    • 9.8.6恢复进程398
    • 9.8.7性能399
    • 9.8.8未来工作400
    • 9.8.9跟踪文件移除依赖400
    • 9.9本地文件存储402
    • 9.9.1文件存储概述402
    • 9.9.2用户I/O到一个文件的过程404
    • 9.10伯克利快速文件系统406
    • 9.10.1伯克利快速文件系统的组织406
    • 9.10.2启动块408
    • 9.10.3优化存储利用率408
    • 9.10.4对文件进行读写409
    • 9.10.5布局策略411
    • 9.10.6分配机制413
    • 9.10.7块聚类416
    • 9.10.8基于分区的分配418
    • 习题419
    • 第10章Zettabyte文件系统421
    • 第11章网络文件系统422
    • 11.1概述422
    • 11.2结构和操作424
    • 11.2.1FreeBSD NFS的实现428
    • 11.2.2客户端-服务器端交互432
    • 11.2.3安全问题432
    • 11.2.4性能提升技巧433
    • 11.3NFS演进435
    • 11.3.1命名空间439
    • 11.3.2属性440
    • 11.3.3访问控制列表441
    • 11.3.4缓存、代理和回调441
    • 11.3.5锁447
    • 11.3.6安全448
    • 11.3.7崩溃恢复450
    • 习题451
    • 第四部分进程间通信
    • 第12章进程间通信454
    • 12.1进程间交互模型454
    • 12.2实现结构和概述458
    • 12.3内存管理460
    • 12.3.1mbuf460
    • 12.3.2存储管理算法463
    • 12.3.3mbuf实用例程463
    • 12.4IPC数据结构464
    • 12.4.1套接字地址468
    • 12.4.2锁469
    • 12.5建立连接469
    • 12.6数据传输471
    • 12.6.1传输数据471
    • 12.6.2接收数据473
    • 12.7关闭套接字475
    • 12.8网络通信协议的内部结构476
    • 12.8.1数据流477
    • 12.8.2通信协议478
    • 12.9套接字到协议接口480
    • 12.9.1用户请求协议例程481
    • 12.9.2控制输出协议例程483
    • 12.10协议到协议的接口484
    • 12.10.1pr_output484
    • 12.10.2pr_input485
    • 12.10.3pr_ctlinput485
    • 12.11协议到网络的接口486
    • 12.11.1网络接口和链路层协议486
    • 12.11.2数据包传输492
    • 12.11.3数据包接收492
    • 12.12缓冲和流控493
    • 12.12.1缓冲协议策略494
    • 12.12.2队列限制494
    • 12.13网络虚拟化494
    • 习题496
    • 第13章网络层协议498
    • 13.1IPv4498
    • 13.1.1IPv4地址500
    • 13.1.2广播地址501
    • 13.1.3Internet组播502
    • 13.1.4链路层地址解析503
    • 13.2ICMP504
    • 13.3IPv6506
    • 13.3.1IPv6地址507
    • 13.3.2IPv6数据包格式509
    • 13.3.3切换到套接字API510
    • 13.3.4自动配置511
    • 13.4Internet协议代码结构515
    • 13.4.1输出515
    • 13.4.2输入517
    • 13.4.3转发518
    • 13.5路由519
    • 13.5.1内核路由表520
    • 13.5.2路由选择查询522
    • 13.5.3路由选择重定向525
    • 13.5.4路由表接口525
    • 13.5.5用户级路由选择策略526
    • 13.5.6用户级路由选择接口:路由选择套接字526
    • 13.6原始套接字527
    • 13.6.1控制块528
    • 13.6.2输入处理528
    • 13.6.3输出处理529
    • 13.7安全529
    • 13.7.1IPSec概述530
    • 13.7.2安全协议531
    • 13.7.3密钥管理533
    • 13.7.4IPSec实现537
    • 13.8数据包处理框架539
    • 13.8.1伯克利数据包过滤器539
    • 13.8.2IP防火墙540
    • 13.8.3IPFW和Dummynet541
    • 13.8.4数据包过滤器544
    • 13.8.5netgraph545
    • 13.8.6netmap549
    • 习题551
    • 第14章传输层协议553
    • 14.1Internet端口与关联553
    • 14.2用户数据报协议554
    • 14.2.1初始化555
    • 14.2.2输出555
    • 14.2.3输入555
    • 14.2.4控制操作556
    • 14.3传输控制协议556
    • 14.3.1TCP连接状态558
    • 14.3.2序列变量561
    • 14.4TCP算法562
    • 14.4.1定时器563
    • 14.4.2往返时间的估计565
    • 14.4.3建立连接565
    • 14.4.4SYN缓存567
    • 14.4.5SYN cookie568
    • 14.4.6关闭连接569
    • 14.5TCP输入处理569
    • 14.6TCP输出处理572
    • 14.6.1发送数据573
    • 14.6.2避免糊涂窗口综合征573
    • 14.6.3避免小数据包574
    • 14.6.4延迟确认与窗口更新575
    • 14.6.5选择性确认575
    • 14.6.6重传状态577
    • 14.6.7慢启动578
    • 14.6.8缓冲区与窗口大小579
    • 14.6.9使用慢启动进行拥塞避免580
    • 14.6.10快速重传581
    • 14.6.11模块化拥塞控制582
    • 14.6.12Vegas算法584
    • 14.6.13Cubic算法584
    • 14.7流控制传输协议585
    • 14.7.1大数据块585
    • 14.7.2关联建立586
    • 14.7.3数据传输587
    • 14.7.4关联关闭589
    • 14.7.5多宿主和心跳589
    • 习题591
    • 第五部分系统运行
    • *第15章系统启动与关闭594
    • *术语表
    • *参考文献

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