zzzzzyliu的博客

对操作系统的进程必须加以保护，以便免受其他进程活动的干扰。为了提供这种保护，我们可以采用多种机制来确保只有获得操作系统恰当授权的进程才能操作文件、内存段、CPU和其他系统资源。保护作为一种机制，用于控制程序、进程或用户访问计算机系统定义的资源。这种机制必须提供手段，来指定是假的控制以及采取的强制方式。安全有别于保护，安全是保留系统和数据的完整性的信心度量。本章专注于保护。安全保障是个更加广泛的的话题，第15章会讨论。讨论现代计算机系统的保护目的与原则。

计算机的两个主要工作是I/O和处理。在很多情况下，主要工作是I/O，而处理只是附带的。例如，当浏览网页或编辑文件时，直接兴趣是读取或输入信息，而非计算答案。计算机的操作系统I/O功能是，管理和控制I/O操作和I/O设备。虽然其他章节也讨论了有关问题，但是这里汇集所有部分，以便给出一幅完整I/O图。首先，描述I/O硬件的基础知识，因为硬件接口本身对操作系统的内部功能有所限制。接着，讨论操作系统提供的 I/O服务以及这些服务的应用程序I/O接口的实现。

文件系统从逻辑上来看包括三部分。第10章讨论了文件系统的用户和程序员的接口。第11章描述了操作系统实现这种接口的内部数据结构和算法。本章讨论文件系统的最底层：次级存储（外存）结构。首先，描述磁盘和磁带的物理结构。然后，描述磁盘调度算法，以便调度磁盘I/O的次序来优化性能。接着，讨论磁盘格式化和启动块、坏块以及交换空间的管理。最后，分析RAID系统的结构。描述外存设备的物理结构及其对设备使用的影响解释大容量存储设备的性能特点评估磁盘调度算法讨论对大容量存储（包括RAIN）提供的操作系统服务。

正如第10章所述，文件系统提供了机制，以在线存储和访问文件内容，包括数据和程序。文件系统永久驻留在外存上，而外存设计成永久容纳大量数据。本章主要关注大多数常用外存即磁盘上的文件存储与访问问题。我们讨论各种方法，用于组织文件使用、分配磁盘空间、恢复空闲空间、跟踪数据位置以及操作系统其他部分与外存的接口等。本章也将讨论性能问题。描述本地文件系统和目录结构的实现细节描述远程文件系统的实现讨论块分配和空闲块的算法和平衡。

对于大多数用户，文件系统时操作系统中最明显的部分。它提供机制，以便对计算机操作系统与所有用户的数据与程序进行在线存储和访问。文件系统由两个不同的部分组成：文件集合，每个文件存储相关数据；目录结构，用于组织系统内的所有文件并提供文本信息。文件系统位于设备上，前一章描述过，接下来将深入讨论。在本章，将研究文件和主要目录结构的各个方面；并讨论在多个进程、用户和计算机之间共享文件夹的语义；最后，讨论各种文件保护方法（当有多个用户访问文件，并且需要控制谁可以访问文件以及如何访问文件时，这是必要的）解释文件系统功能。

第8章讨论了计算机系统的各种内存管理策略。所有这些策略都有相同的目标：同时将多个进程保存在内存中，以便允许多道程序。然而，这些策略都倾向于要求每个进程再执行之前应完全处于内存中。虚拟内存技术允许执行进程不必完全处于内存。这种方案的一个主要优点是，程序可以大于物理内存。此外，虚拟内存将内存抽象成一个巨大的、统一的存储数组，进而实现了用户看到的逻辑内存与物理内存的分离。这种技术使得程序员不在担忧内存容量的限制。虚拟内存还允许进程轻松共享文件和实现共享内存。此外，他为创建进程提供了有效的机制。

从第5章，我们讨论了一组进程如何共享一个CPU。正是由于CPU调度，我们可以调高CPU的利用率和计算机响应用户的速度。然而，为了实现性能的改进，应将多个进程保存在内存中；也就是说，必须共享内存。本章讨论内存管理的各种方法。内存管理算法很多：从原始的裸机方法，到分页和分段的方法。每种方法都有各自的优点和缺点。为塔顶内存选择内存管理方法取决于很多因素，特别是系统的硬件设计。正如将会看到的，许多算法都会需要硬件支持，导致许多操作系统内存管理与系统硬件相结合。详细描述内存硬件的各种组织方法。

在多道程序环境中，多个进程可以竞争有限数量的资源。当一个进程申请资源时，如果这时没有可用资源，那么这个进程进入等待状态。又是，如果所申请资源被其他等待进程占有，那么该等待进程有可能再也无法改变状态。这种情况称为死锁(deadlock)。死锁最好的例证时Kansas立法机构在20世纪初通过的一项法律，其中说到”当两辆列车在十字路口逼近时，它们应完全停下来，并且在一列列车开走之前另一列列车不能再次启动”。解释死锁，即一组并发进程不能完成执行任务。提出一些方法，以便预防或避免计算机系统内的死锁。

协作进程(cooperating process)能与系统内的其他执行进程互相影响。协作进程或能直接共享逻辑地址空间（即代码和数据），或能通过文件或消息来共享数据。前一种线程可通过线程来实现，参考第4章，共享数据的访问可能导致数据都不一致。本章讨论多种机制，以便确保共享同一逻辑地址空间的协作进程的有序执行，从而维护数据的一致性。引入临界区问题，它的解决问题可以用于确保共享数据的一致性。讨论临界区问题的软件和硬件解决方案分析进程同步的多个经典问题讨论解决进程同步问题的多个工具。

CPU调度是多道程序操作系统的基础。通过在进程间切换CPU，操作系统可以使得计算机更加高效。引入CPU调度，这是多道程序操作系统的基础描述各种CPU调度算法讨论为特定系统选择CPU调度算法的评估标准分析多个操作系统的调度算法。

第3章讨论的进程模型假设每个进程是具有单个控制线程的一个执行程序。不过，几乎所有现代操作系统都允许一个进程包含多个线程。本章引入多线程计算机系统有关的许多概念，并且讨论Pthreads、Windows和Java线程库的API引入线程概念，即CPU使用的基本单元，它构成多线程计算机的基础讨论Pthreads、Windows和Java线程库的API探讨多种策略以便提供隐式线程讨论多线程相关的问题讨论Windows和Linux操作系统的线程支持线程是CPU使用的基本单元，由。

早期的计算机一次只能执行一个程序。这种程序完全控制系统，并且访问所有系统资源。相比之下，现代计算机系统允许加载多个程序到内存，以便并发执行。这种改进要求：对各种程序提供更严的控制和更好的划分。这些需求导致了**进程(process)**概念的产生，即进程为执行程序。进程是现代分时操作系统的工作单元。

操作系统提供环境以便执行程序。操作系统的内部结构差别很大，有许多不同的组织方式。我们可以从多个方面来分析操作系统：第一个方面注重系统提供的服务；第二个方面关注用户和程序员采用的接口；第三个方面是系统组件及其相互关系。描述操作系统为用户、进程和其他系统提供的服务讨论构建操作系统的各种方式解释如何安装与定制操作系统以及如何启动操作系统。

操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地对各类作业进行调度，以及方便用户的程序集合。操作系统的目标：执行用户程序，更容易地解决用户问题。使计算机系统使用方便。使计算机系统使用方便。