现代操作系统读书笔记

再次拿起《现代操作系统》这本书，精心仔细阅读，又有了几点体会记录一下。

操作系统的功能或者说职责：向下管理资源，向上提供服务接口。OS作为中间层软件。操作系统涉及到的主要内容有进程和线程、文件系统、死锁、内存管理、I/O管理等。

进程和线程涉及到概念、区别、类别等，进程是存在输入输出和状态的一段正在执行的程序，是动态的而非仅仅是静态的程序。进程就涉及到其运行、阻塞和就绪的生命周期，其实程序方面很多都存在生命周期，例如java的诸多框架中例如spring中存在对象的生命周期，structs中请求存在生命周期等。进程中重要的概念是进程表，存储在内存中，其单位是进程表项即entry，看到entry就想起了java中集合类中的entry内部类，java的内部类被很多人推崇而同时又被另外一些人所诟病，其实进程表是所有在内存中的和不再内存中的进程的reference，其内保存了进程的状态数据，说实话表看来真的很给力，在很多地方会看到表的广泛应用和巨大威力，例如数据库的基层就是表当然是关系型数据库，新的NoSQL类型打破了一些传统，例如在网络中表格也起着格式存储数据的作用，现实生活中表格也是重要的。对于线程，有两点很让我感兴趣的方面，一个是用户空间中的线程模型和内核空间中的线程模型，不同的模型应用到了不同的实际操作系统中。另一个是进程之间的通信和同步互斥机制，涉及到中断机制、忙等待、原语、生产者-消费者模型、PV操作、互斥量、管程、屏障等概念。还有进程需要调度算法来进行调度的，因为内存资源有限而且为了最大地提高运行效率最大的利用CPU而导致诸多调度算法，例如先来先服务算法、最短作业优先、最短剩余时间优先、彩票调度等。哲学家就餐问题和读者-写者问题资料也很多。还有进程的互斥和同步、阻塞和非阻塞、同步和异步之间的区别我找了半天才明白。

进程阻塞和非阻塞的区别：http://www.zhihu.com/question/19732473

进程的互斥和同步：http://blog.chinaunix.net/uid-26748613-id-3201137.html

进程的同步与异步：http://blog.sina.com.cn/s/blog_8c0c9acd0101cp3u.html

内存管理方面，涉及到虚拟内存机制、MMU、TLB、分页和分段机制、页面置换算法等问题。我从这章深切体会到两点：一，问题是充满矛盾的，经常是没有最终确定的答案，最重要的分析的过程，提出一种方案分析其涉及的方面，他的优点和缺点，有很多解决方法但是没有完美方案，就像没有银弹一样。哲学中矛盾是一大核心，也是其一些理论支撑的基础，现实中矛盾是无时无刻不有的；第二，在操作系统中，进程/线程是对实际CPU的抽象，地址空间是对物理内存的抽象，文件是对物理内存的抽象，I/O流是对硬件输入输出设备的抽象。而抽象和模拟一直是我对计算机、网络、操作系统、语言等方面的核心认识，而在抽象之后就需要增删改查、管理、优化算法等方面，整个操作系统就是讲这些东西。

文件系统中涉及到磁盘、磁盘管理、文件系统存储模式、高速缓存等。文件系统就联系到数据结构中学到B树、B+树、B*树等数据结构知识。

I/O处理方面，包括中断处理系统、设备驱动程序、与设备无关的I/O软件、用户级I/O软件等软件方面内容和I/O硬件例如DMA、设备驱动、设备控制等。一大感受是DMA控制器中有地址寄存器、计数寄存器、控制寄存器，DMA可以进行独立访问总线，可以进行存储，可以进行控制，不能进行计算，这不就相当于缩减版的CPU吗？他确实分担了部分CPU的工作使得CPU可以做其他工作以提高其利用率。这其中中断起着关键作用，中断控制器属于计算机系统结构方面知识，可是他起着中断接受、排队、屏蔽等作用。

死锁应该是最激动人心的方面，因为诸多算法在其中啊。为了避免死锁，设置安全状态和非安全状态，使用多维度轨迹路线算法，使用银行家算法，并且创建了打破死锁状况的方法，当然书中坦言没办法避免死锁，因为进程是动态，所需资源无法预计，资源是否能用不确定。我比较喜欢算法研究，所以激动人心啊。

总之，操作系统是一种管理软件，他特别像公司，公司的员工是硬件资源，而公司的制度便是这个系统，然而制度是为了做什么的？为了有效配置人员，为了提高效率啊。操作系统也是啊，为了管理资源，为了最大的提高效率，为了给应用软件提供接口。他是一个平台，是软件的根基，是一种先进的理念。

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