[心得]操作系统概念知识整理

Abraham Silberschatz et al 7ed

操作系统大致提供以下服务：
1. 用户界面
2. 程序执行
3. IO操作
4. 文件系统操作
5. 通信
6. 错误检测
7. 资源分配
8. 统计
9. 保护和安全

系统调用分成5大类：
1. 进程控制
2. 文件管理
3. 设备管理
4. 信息维护
5. 通信

创建虚拟机的根本原因是，在并行n个不同的执行环境能共享相同的硬件。
JVM是一个抽象计算机规范，它包括类加载器和执行平台无关字节码的java解释器。
.NET框架的核心是CLR，公共语言运行时。CLR是.NET虚拟机的实现。

PCB:进程控制块
RMI是RPC的java实现。

线程库主要有2种方法：
1. 在用户空间中提供一个没有内核支持的库；库函数调用只是用户空间的一个本地调用；
2. 由操作系统直接支持的内核级的库，该库调用通常导致系统调用。

多线程问题：
1. 系统调用fork()和exec()
2. 线程取消是在线程完成之前终止线程的任务。
3. 信号处理。信号在UNIX中用来通知进程某个特定事件已发生了。
4. 线程池限制系统中并发执行的线程数量。线程池的主要思想是在进程开始时创建一定数量的线程，并放入池中以等待工作。当服务器收到请求时，它会唤醒池中的一个线程，并将要处理的请求传递给它。
5. 线程的特定数据
6. 调度程序激活

cpu调度是多道程序操作系统的基础。FCFS先到先服务；SJF最短作业优先。优先级调度，轮转法，多级队列调度。

信号量Semaphore
P：proberen测试
V：verhogen
信号量的关键之处是它们原子地执行。

对于共享数组队一组协作的顺序进程必须提供互斥。一种解决方法是：确保在某个时候只能有一个进程或线程可使用代码的临界区。
临界区解决方案的主要缺点是都需要忙等。信号量可以克服这个困难。

各种不同的同步问题（有限缓冲区问题，读写问题，和哲学家进餐问题）是并发控制的经典例子。

操作系统必须提供机制防止时序出错问题，管程为共享抽象数据类型提供了同步机制。
有一个生产者消费者项目可以练习P202

四个条件同时满足，则会死锁：互斥、占有并等待、非抢占、循环等待。

三种方法处理死锁：1.使用协议预防或避免死锁；2.允许死锁然后检测并从死锁中恢复；3.忽视，认为不可能死锁

死锁避免算法要比预防算法要求低，只要实现了解进程使用资源情况即可。
检测到死锁，必须终止某些死锁进程，或通过抢占某些进程资源从死锁中恢复。抢占方法要考虑：选择一个牺牲品，回滚，以及饥饿。

采用动态加载时，一个子程序只有在调用时才被加载。

存根stub是一小段代码，用来指出如何定位适当的内存驻留库程序。

分页内存管理允许进程的物理地址空间非连续。分页的一个重要特点是用户视角的内存和实际物理内存的分离。

虚拟内存允许将大逻辑地址空间映射到小的物理内存，首先它允许极大的进程运行，其次，它使得程序员不必考虑内存可用性。再次，允许进程共享系统库与内存。
虚拟内存通常采用按需调页的方式来实现。

各种页置换算法。FIFO容易编写，但有belady异常。最优页置换算法需要将来知识，LRU算法近似最优。
虚拟内存除了页置换算法，还需要帧分配策略。

belady异常指对有的页置换算法，页错误率可能随着所分配的帧数增加而增加。

文件是一组由创建者所定义的相关信息的集合。

LDAP：轻量级目录存取协议。

一致性语义描述多用户同时访问共享文件时的语义。

解决保护问题最常用的方法是，根据用户身份进行控制。

为每个文件和目录增加一个访问控制列表ACL

虚拟文件系统VFS层的2个作用：
1. 将通用操作和具体实现分离
2. vnode作唯一标识，可支持网络文件系统

常用磁盘空间分配方法有3个：
1. 连续
2. 链接
3. 索引。
连续分配有外部碎片问题；
链接分配的直接访问效率低；
索引分配可能因其索引块而浪费一定空间

空闲空间分配方法包括位向量和链表。优化方法包括组合、计数和FAT

目录管理程序最常用hash表技术。

存储系统性能有3个重要方面：带宽，延迟和可靠性。

IO硬件要素是总线、设备控制器和设备本身。

IO内核子系统提供IO调度，缓冲，高速缓存，假脱机，设备预留以及出错处理。

流是使得设备驱动程序可以重用和更容易使用的一种实现方法。

保护是指一种控制程序，进程或用户对计算机系统资源进行访问的机制。最关键的保护原则是最小特权原则。

可将保护模型抽象为一个矩阵，称之为访问矩阵。该矩阵要么实现为一系列关联到每一个对象的访问列表。要么被实现为一系列关联到每个域的权限列表。

一个误用自身环境的代码段被称为特洛伊木马。

蠕虫worm是一个利用繁殖spawn机制破坏系统性能的进程。