OS
2016-12-29 09:56:25 0 举报AI智能生成
操作系统（OS）是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，同时也是计算机系统的内核与基石。它负责处理和控制计算机系统中的各种操作，包括处理器管理、内存管理、设备管理和文件管理等。通过提供一个统一的接口，操作系统使得应用程序可以高效地运行在计算机硬件上，而无需直接与底层硬件交互。常见的操作系统有Windows、macOS、Linux等。操作系统的发展也推动了计算机技术的不断进步，为用户提供了更加便捷、高效的计算环境。
作者其他创作
大纲/内容
第十章：文件
文件是什么
Contiguous logical address space
sequence of bits bytes lines or records
读写顺序
sequential access
random access
Directory Structure
single-level directory
naming problem
grouping problem
二级文件
tree structure
Acyclic-Graph Directories
mount
会把原来的内容隐藏
可循环mount
mount /dev/dsk /users
Access Lists and Groups
chmod
第十一章：文件系统
Data Structure
打开文件、读取文件
open
user-space->syscall
Kernel memory->Dentry
->secondary storage->inode
read
user space
>index(per-process open file table)
>system-wide open-file table
>data blocks(secondary storage)
Virtual File System
file-system interface
VFS interface 统一接口
local file system type1
local file system type2
remote file system type1
Allocation Methods
contiguous allocation
注意block size（一般为4K）
支持很快的随机读写和顺序读写
缺点：新文件必须找到连续那么大的block
改进：Extent-based Allocation
LA/512
Linked allocation
block的第一个字指向下一个block
不支持随机读写
LA/511
Indexed allocation
专门用一个block存所有指针
支持文件大小有限，512*512
扩充支持
形成链表，组合在一起使用，index指向下一个block
降低随机读写速度
可以支持任意长度
LA/(512*511)得出Q1，R1
R1/512得出Q2，R2
Two level index allocation
maximum file size is 512^3
LA/512^level(max3)->Q1,R1
R1/512->Q2,R2
LA/512
unix disk allocation
看图
inode
计算可支持最大的文件
Free space management
Bit vector(n blocks)
需要额外内存空间资源
算法简单
如何寻找连续空闲块
Block/Page Buffer
Dentry and Inode
Dentry(Name+Inode)
see figure 1
每次打开文件都有一个Dentry
Inode只有一个（里面就是内容）
第十二章：Mass Storage System
Disk
track
从外往里算0->n
MBR，写在0号track的0号sector，512字节
400多个字节boot code
64字节 partition table
2个特殊字节
sector
header+data+trailer
cylinder
platter
spindle
arm assembly
Access Cost
seek time(track)
优化，让请求分布合理
FCFS
SSTF
SCAN
LOOK
C-LOOK
C-SCAN with Look
rotational delay(sector)
transfer time(moving data)很小
Raid 0-6
Raid0
最少磁盘数量2
可支持错误代价0
Raid1
mirror disks
最少磁盘数量2，一个为备份
Raid2
memory-style error-correcting codes
Raid3
一块存奇偶校验码
Raid4
block-interleaved parity
Raid 5
奇偶校验码分磁盘储存
Raid 6
多个奇偶校验码
第十三章：I/O Systems
PCI Bus
Device Ports
I/O Port Register
Data-in
Data-out
Status
Control
查询方法
Polling
command-ready
busy
wait
忙等待
Interruption
CPU interrupt-request line
interrupt handler
maskable
Direct Memory Access
常见的I/O分类
Device Drivers
内核中
第六章：进程同步
例子
生产者消费者问题
Bounded Buffer Problem
共享内存数据：mutex
互相唤醒信号量：几个进程几个信号量（成对）
要点：信号量定义、成对出现、初始值
Readers-Writer Probelm
Writer:Mutex,判断有无Reader
Reader
判断是否是第一个Reader
wait rw_mutex
判断是否是最后一个Reader
signal(rw_mutex)
Dining-Philosophers Problem
wait 左筷子
wait 右筷子
死锁
Monitor
Condition Variable
实际问题——数据库：Transaction
start，commit
ACID
可序列化
不存在资源竞争，交换后序列化执行
Timestamp Scheduling
Critical Section
Mutual Exclusion
Progress
Bounded Waiting
保证只有一个进程进入
Synchronization Hardware
所有进程共享一个lock，进入进程后锁住
compare_and_swap
缺点
修改体系架构
只允许一个进程进入
软件：
Semaphore
普通，忙等待
Implementation
struct{int value; struct process *list}
第七章：DeadLock
产生要素
Mutual Exclusion 排他访问
Hold and Wait 资源等待
No Preemption 不可强制释放资源
Circular Wait 循环等待
Resource-Allocation Graph
环不一定有死锁，判断Process是否可以一次运行完
Prevention
Mutual Exclusion
Shared resources
Hold and Wait
两阶段上锁协议
No Preemption
非抢占性，KILL
Circular Wait
资源编号，强制先拿编号低的锁，证明
Avoidance
safe状态
存在safe sequence{P0-PN}，可安全依次执行
safe 矩阵
safety algorithm
Bankers algorithm
维护矩阵浪费资源
Detection
进程、资源图
进程等待图
Recovery
Process Termination
Terminate all processes
Terminate process one by one
Resource Preemption
Victim
Roll Back
第八章：Memory
Basic Idea
CPU发出指令：虚拟地址
通过MMU转换为物理地址
CPU->address->[base,base+limit)->memory
Address Binding
虚地址转换为实地址
Dynamic Loading and Linking
Swapping
两倍内存大小的swap区域
Memory Allocation
子主题
best fit
worst fit
Paging
page number->frame number
page table:valid number
page size
page allocation
TLB: translation look-aside buffer
时间计算
structure of paging
hierarchy paging
logical-physical
hash paging
???
inverted paging
segmentation
32bit-logical address
segments(10bit) + page(12bit) + offset(10bit)
32bit-physical address
seg[s].base->page[p].frame + i
第九章：Virtual Memory
demand paging
swap
slot
page fault
reference
软件中断->Trap CR2
page is on backing store
bring in missing page to physical memory
reset page table
restart instruction
Copy on write
page replacement
FIFO
Optimal
LRU
second-chance(clock) page-replacement algorithm
Thrashing
working set
Memory Mapper File
Kernel Memory Allocation
Slab Allocation
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