Linux系统架构和应用技巧

内容概要

作者简介：

中井悦司

就职于著名的Linux发行商Red Hat，主要致力于推动Linux/OSS在企业系统中的应用。从使用Linux/OSS的企业应用开发，到10000余台Linux服务器的运维、私有云的设计和构建，通过各种各样的项目掌握了丰富的Linux编程经验，并积极地将自己的经验传授给年轻的程序员们。著有《Linux系统网络管理技术》等。

译者简介：

李睿

北京航空航天大学软件开发环境国家重点实验室在读博士研究生。参与过863计划、国家科技支撑计划等多项重大课题，在国内国际会议及期刊上发表论文数篇，申报多项专利及软件著作权。2013年受资助前往英国伯明翰大学计算机学院访学。曾任第12届中国计算机学会青年科技论坛（CCF YOCSEF）研究生分论坛主席。

马世龙

北京航空航天大学计算机学院教授、博士生导师。获2012年度国防科学技术进步奖二等奖、2012年度北京市科学技术奖三等奖。在国内外学术刊物和国际学术会议上发表研究论文一百余篇。现任中国人工智能学会常务理事，中国人工智能学会基础理论专业委员会主任。国家新闻出版总署重大科技工程项目专家咨询委员会委员。

书籍目录

第1章　你必须知道的！Linux内部结构　　1

1.1　Linux的三大基础：磁盘、进程、内存　　2

1.2　磁盘和文件　　3

1.2.1　磁盘的3D参数　　3

1.2.2　新旧分区表　　7

UEFI和GPT　　8

4KB扇区的磁盘　　11

1.2.3　文件系统和I/O子系统　　12

文件系统的块大小　　12

I/O子系统的概貌　　15

理解I/O调度器　　17

1.3　控制进程就等于控制Linux　　22

1.3.1　fork和exec分别是进程的分身和变身　　22

1.3.2　作业控制中的各项任务处理　　28

1.3.3　快速的数据处理管道　　33

1.4　至关重要的内存管理　　41

1.4.1　物理内存的分配　　42

用户内存的分类　　43

内核内存的分类　　47

1.4.2　内存的分配和释放　　51

了解内存分配机制　　52

了解内存释放机制　　54

1.4.3　上下文切换和页表　　56

COLUMN　何为IT程序员的学习方法　　58

第2章　别说缺少机器！虚拟化基础设施环境的构建　　59

2.1　基础设施工程师的成长来自于日常积累　　60

2.2　LinuxKVM虚拟网络　　62

2.2.1　虚拟网络的构建和虚拟机的配置　　63

YUM资源库的准备　　64

虚拟网络的配置　　65

虚拟机的配置　　65

2.2.2　DNS服务器的搭建　　73

DNS和邮件传输系统的基础知识　　73

BIND的安装和配置　　80

2.2.3　邮件服务器的建立　　87

2.3　HA集群环境在虚拟机上的实现　　94

2.3.1　对HAAdd-on的理解　　95

HA集群的基础　　95

HAAdd-On的工作原理　　97

2.3.2　Linux主机的准备以及虚拟机的构建　　99

虚拟网络的配置　　100

iSCSI目标的构建　　101

虚拟机的构建　　103

2.3.3　HAAdd-On的导入和配置　　105

包集合的导入和配置　　105

集群配置文件的准备　　106

HA集群的启动和服务的开始　　111

模拟故障测试的实现　　114

2.3.4　HA集群设计及运用的准备　　117

COLUMN　IT架构师与补习班讲师的沟通技巧　　119

第3章　10轮决胜！在自编的脚本中灵活使用命令　　121

3.1　简单有效的Shell脚本　　122

3.2　Shell脚本的基本规则　　123

3.2.1　Shell脚本的操作确认　　123

3.2.2　引号的使用方法　　125

3.2.3　条件判断的写法　　126

3.2.4　数组和位置参数的使用方法　　130

3.2.5　命令置换和数值演算　　131

3.3　用Shell脚本一决胜负　　133

3.3.1　[第1轮对决]　在跳板服务器上学到的秘籍~基本模式+异常处理　　133

3.3.2　[第2轮对决]　在分布式Shell上学到的秘籍~基本模式+管道　　138

3.3.3　[第3轮对决]　在进程监视中学到的秘籍~状态迁移处理　　144

3.3.4　[第4轮对决]　秘籍外传~由make命令进行简单的批处理　　148

3.3.5　[第5轮对决]　从模拟快照（snapshot）学到的秘籍~用管道操作日志　　151

3.3.6　[第6轮对决]　在云备份中学到的秘籍~在思考实验中组合处理流程　　155

3.4　Perl脚本的对决　　　　164

3.4.1　[第7轮对决]　自己编写Perl的乐趣　　164

3.4.2　[第8轮对决]　通过Tweet体验Perl带来的便利　　175

3.4.3　[第9轮对决]　用进程监控掌握fork　　178

3.4.4　[第10轮对决]　终极秘籍Perl与管道的结合　　183

COLUMN　造福于开源IT工程师的力量　　188

第4章　最后的堡垒！内核源代码的阅读　　189

4.1　阅读源代码　　190

4.2　内核源代码的走读方法　　191

4.2.1　Linux内核的构建步骤　　191

4.2.2　内核源代码探索入门　　195

4.2.3　读懂结构体和指针　　200

COLUMN　跳槽、英语、结婚——IT工程师的话题关键词　　207

4.3　探索核心子系统　　208

4.3.1　进程管理子系统　　208

不断演化的进程状态管理　　208

系统调用ptrace()　　213

list_head与神奇的宏　　216

4.3.2　内存管理子系统　　221

64位环境中的页映射　　222

/proc/meminfo的“内脏”　　228

4.4　内核源代码的分析实例　　235

4.4.1　Linux内核的系统时间　　235

4.4.2　闰秒发生的瞬间　　238

4.4.3　进一步探索的指南　　249

第5章　先行一步！RHEL6新功能综述　　251

5.1　支持商品化硬件的“操作系统进化”　　252

5.1.1　ext4文件系统的采用　　253

5.1.2　NetworkManager服务的引入　　254

5.1.3　用dracut创建初始RAM磁盘　　256

5.1.4　通过anacron实现定期任务执行　　260

5.2　对服务器启动处理进行变革的Upstart　　　　264

5.2.1　Upstart的概要　　264

5.2.2　Upstart任务的创建示例　　268

5.3　用Control　Groups控制资源分配　　271

5.3.1　Control　Group的概要　　271

5.3.2　各子系统的主要参数　　273

cpuset子系统　　273

cpu子系统　　275

memory子系统　　276

blkio子系统　　276

5.3.3　cg命令群的管理　　279

5.3.4　虚拟机的cgroups操作　　281

5.4　通过LXC体验容器型虚拟化技术　　282

5.4.1　容器型虚拟化技术的概要　　283

进程表的分割　　283

文件系统的分割　　284

网络的分割　　284

CPU和内存的分割　　285

5.4.2　容器中Web服务器的启动　　285

5.4.3　其他的容器设置　　289

COLUMN　“人生20年论”和技能提高的秘诀　　291

结语　　292

参考文献　　293

作者简介

本书内容涉及Linux内部结构、虚拟化基础设施环境的构建、内核源代码的阅读以及RHEL6新功能综述。通过搭建虚拟化基础设施，给读者提供了方便实用的Linux系统的学习和实践环境；同时，设计了10个可操作的脚本实验，尽可能覆盖Linux操作系统的关键应用技术，包括进程监控、远程登录、文本处理等。其中的技巧根植于作者的多年经验，具有极强的现场感和可操作性。

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