第 1章 Linux概述 1
1.1 程序與進(jìn)程 2
1.2 內(nèi)核 2
1.3 系統(tǒng)調(diào)用 4
1.3.1 系統(tǒng)調(diào)用的可視化 5
1.3.2 執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用的時(shí)間占比 7
技術(shù)專欄 監(jiān)控、警報(bào)及儀表盤(pán) 10
1.3.3 系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行時(shí)間 11
1.4 庫(kù) 11
1.4.1 C標(biāo)準(zhǔn)庫(kù) 12
1.4.2 系統(tǒng)調(diào)用的包裝函數(shù) 13
1.4.3 靜態(tài)庫(kù)與共享庫(kù) 14
技術(shù)專欄 靜態(tài)鏈接的復(fù)興 17

第 2章 進(jìn)程管理(基礎(chǔ)篇) 19
2.1 創(chuàng)建進(jìn)程 20
2.1.1 fork() 函數(shù) 21
2.1.2 execve() 函數(shù) 23
2.1.3 地址空間布局隨機(jī)化 27
技術(shù)專欄 除fork()函數(shù)與execve()函數(shù)之外的進(jìn)程創(chuàng)建方法 29
2.2 進(jìn)程的父子關(guān)系 30
2.3 進(jìn)程的狀態(tài) 31
2.4 結(jié)束進(jìn)程 33
2.5 僵尸進(jìn)程與孤兒進(jìn)程 34
2.6 信號(hào) 35
技術(shù)專欄 必殺的SIGKILL信號(hào)與不死的進(jìn)程 -37
2.7 shell環(huán)境中的作業(yè)管理 37
2.7.1 會(huì)話 38
2.7.2 進(jìn)程組 39
2.8 守護(hù)進(jìn)程 41

第3章 進(jìn)程調(diào)度 43
3.1 預(yù)備知識(shí)：運(yùn)行時(shí)間和執(zhí)行時(shí)間 44
3.2 只有一個(gè)邏輯CPU時(shí)的調(diào)度 46
3.3 存在多個(gè)邏輯CPU時(shí)的調(diào)度 48
3.4 user sys>real 的個(gè)例 50
3.5 時(shí)間片 51
技術(shù)專欄 時(shí)間片原理 56
3.6 上下文切換 61
3.7 性能 63
3.8 程序并行執(zhí)行的重要性 69

第4章 內(nèi)存管理系統(tǒng) 70
4.1 獲取內(nèi)存的相關(guān)信息 71
4.1.1 used 72
4.1.2 buff cache 74
4.1.3 通過(guò)sar命令獲取內(nèi)存信息 75
4.2 內(nèi)存回收 76
4.3 虛擬內(nèi)存 79
4.3.1 為什么需要虛擬內(nèi)存 80
4.3.2 虛擬內(nèi)存做了什么 82
4.3.3 虛擬內(nèi)存怎樣解決問(wèn)題 88
技術(shù)專欄 恐怖的熔斷漏洞 90
4.4 為進(jìn)程分配新內(nèi)存 91
4.4.1 分配內(nèi)存區(qū)域：系統(tǒng)調(diào)用mmap() 91
4.4.2 分配內(nèi)存：按需分頁(yè) 93
技術(shù)專欄 編程語(yǔ)言處理系統(tǒng)的內(nèi)存管理 102
4.5 多級(jí)頁(yè)表 102
4.5.1 大頁(yè) 105
4.5.2 透明大頁(yè) 106

第5章 進(jìn)程管理(進(jìn)階篇) 108
5.1 進(jìn)程創(chuàng)建的高速化 109
5.1.1 fork()函數(shù)的高速化：寫(xiě)時(shí)復(fù)制 109
5.1.2 execve() 函數(shù)的高速化：按需分頁(yè) 114
5.2 進(jìn)程間通信 116
5.2.1 共享內(nèi)存 116
5.2.2 信號(hào) 119
5.2.3 管道 120
5.2.4 套接字 121
5.3 互斥鎖 121
5.4 互斥鎖中的怪圈 125
5.5 多進(jìn)程與多線程 126
技術(shù)專欄 內(nèi)核級(jí)線程與用戶級(jí)線程 128

第6章 設(shè)備訪問(wèn) 132
6.1 設(shè)備文件 133
6.1.1 字符設(shè)備 135
6.1.2 塊設(shè)備 136
技術(shù)專欄 回環(huán)設(shè)備 138
6.2 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 139
6.2.1 內(nèi)存映射I O 140
6.2.2 輪詢 144
6.2.3 中斷 146
技術(shù)專欄 主動(dòng)利用輪詢機(jī)制的情形 148
6.3 設(shè)備文件名 149

第7章 文件系統(tǒng) 152
7.1 訪問(wèn)文件的方法 156
7.2 內(nèi)存映射文件 157
7.3 普通的文件系統(tǒng) 160
7.4 容量限制(磁盤(pán)配額) 161
7.5 文件系統(tǒng)的一致性 162
7.5.1 日志技術(shù) 163
7.5.2 寫(xiě)時(shí)復(fù)制技術(shù) 166
7.5.3 首要之事是備份 168
7.6 Btrfs提供的高級(jí)功能 169
7.6.1 快照 169
7.6.2 卷 171
技術(shù)專欄 應(yīng)該使用哪種文件系統(tǒng)？ 173
7.7 數(shù)據(jù)損壞的檢測(cè)與修復(fù) 173
7.8 其他文件系統(tǒng) 175
7.8.1 基于內(nèi)存的文件系統(tǒng) 175
7.8.2 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng) 177
7.8.3 procfs 178
7.8.4 sysfs 179

第8章 存儲(chǔ)層次 181
8.1 高速緩存 182
8.1.1 局部性原理 187
8.1.2 多級(jí)高速緩存 187
8.1.3 測(cè)試高速緩存的訪問(wèn)速度 188
8.2 同時(shí)多線程 193
技術(shù)專欄 轉(zhuǎn)譯后備緩沖區(qū) 195
8.3 頁(yè)緩存 195
8.4 緩沖區(qū)緩存 201
8.5 回寫(xiě)的時(shí)間點(diǎn) 202
8.6 direct I O 203
8.7 交換機(jī)制 204
8.8 統(tǒng)計(jì)信息 207

第9章 通用塊層 211
9.1 HDD 的特征 212
9.2 通用塊層的基本功能 217
9.3 塊設(shè)備的性能指標(biāo)與性能測(cè)試方法 219
9.3.1 有且僅有 1 個(gè)進(jìn)程發(fā)出I O請(qǐng)求的情形 219
9.3.2 多個(gè)進(jìn)程并行發(fā)出I O請(qǐng)求的情形 222
技術(shù)專欄 不要推測(cè), 要實(shí)打?qū)嵉販y(cè)試 226
9.3.3 性能測(cè)試工具：fio 226
9.4 通用塊層對(duì)HDD性能的影響 229
9.4.1 情景A 的測(cè)試結(jié)果 238
技術(shù)專欄 性能測(cè)試的目的 -238
9.4.2 情景B 的測(cè)試結(jié)果 241
9.5 隨著技術(shù)革新而變化的通用塊層 241
9.6 通用塊層對(duì)NVMe SSD性能的影響 243
9.6.1 情景A 的測(cè)試結(jié)果 243
9.6.2 情景B 的測(cè)試結(jié)果 246
技術(shù)專欄 現(xiàn)實(shí)中的性能測(cè)試 246

第 10章 虛擬化 249
10.1 什么是虛擬化功能 250
10.2 虛擬化軟件 251
10.3 本章使用的虛擬化軟件 253
技術(shù)專欄 嵌套虛擬化 255
10.4 支持虛擬化功能的CPU 255
技術(shù)專欄 CPU 不支持虛擬化功能時(shí)的虛擬化 259
10.5 宿主OS視角的虛擬機(jī) 260
10.5.1 宿主OS視角的客戶OS 262
10.5.2 啟動(dòng)多個(gè)虛擬機(jī) 263
技術(shù)專欄 IaaS中的彈性伸縮功能 265
10.6 虛擬化環(huán)境中的進(jìn)程調(diào)度 265
10.6.1 物理機(jī)上運(yùn)行著其他線程的情況 267
10.6.2 統(tǒng)計(jì)信息 271
10.7 虛擬機(jī)與內(nèi)存管理 274
10.8 虛擬機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備 277
10.8.1 虛擬機(jī)的I O性能 278
10.8.2 存儲(chǔ)設(shè)備的寫(xiě)入操作與頁(yè)緩存 281
10.8.3 半虛擬化設(shè)備與virtio-blk 281
技術(shù)專欄 宿主OS與客戶OS的I O性能逆轉(zhuǎn) 282
10.8.4 virtio-blk的原理 283
技術(shù)專欄 PCI直通 286

第 11章 容器 287
11.1 虛擬機(jī)與容器的區(qū)別 288
11.2 容器的類型 290
11.3 命名空間 291
11.3.1 pid ns 291
11.3.2 容器的本質(zhì) 297
11.4 安全風(fēng)險(xiǎn) 298

第 12章 cgroup 300
12.1 cgroup能夠限制的資源 302
12.2 示例：限制CPU使用時(shí)間 303
技術(shù)專欄 把cgroup 機(jī)制引入內(nèi)核的經(jīng)過(guò) -305
12.3 應(yīng)用實(shí)例 306
技術(shù)專欄 cgroup v2 306

第 13章 總結(jié)與應(yīng)用 307