《操作系统导论》第二章读书笔记

效果图

—— 杭州 2024-03-17 夜

文章目录

《操作系统导论》第二章读书笔记
- 1.操作系统（Operating System，OS）
- 2.虚拟化CPU
- 3.虚拟化内存
- 4.并发
- 5.持久性
- 6.设计目标和简单历史

1.操作系统（Operating System，OS）

有一类软件负责让程序运行变得容易（甚至允许你同时运行多个程序），允许程序共享内存，让程序能够与设备交互，以及其他类似的有趣的工作。这些软件称为操作系统（Operating System，OS），因为它们负责确保系统既易于使用又正确高效地运行。
虚拟化（virtualization）。也就是说，操作系统将物理（physical）资源（如处理器、内存或磁盘）转换为更通用、更强大且更易于使用的虚拟形式。因此，我们有时将操作系统称为虚拟机（virtual machine）。
当然，为了让用户可以告诉操作系统做什么，从而利用虚拟机的功能（如运行程序、分配内存或访问文件），操作系统还提供了一些接口（API），供你调用。实际上，典型的操作系统会提供几百个系统调用（system call），让应用程序调用。由于操作系统提供这些调用来运行程序、访问内存和设备，甚进行其他相关操作，我们有时也会说操作系统为应用程序提供了一个标准库（standard library）。
最后，因为虚拟化让许多程序运行（从而共享CPU），让许多程序可以同时访问自己的指令和数据（从而共享内存），让许多程序访问设备（从而共享磁盘等），所以操作系统有时被称为资源操理器（resource manager）。每个CPU、内存和磁盘都是系统的资源（resource），因此操作系统扮演的主要角色就是管理（manage）这些资源，以做到高效或公平，或者实际上考虑其他许多可能的目标。

2.虚拟化CPU

操作系统负责提供这种假象（illusion），即系统拥有非常多的虚拟CPU的假象。将单个CPU（或其中一小部分）转换为看似无限数量的CPU，从而让许多程序看似同时运行，这就是所谓的虚拟化CPU（virtualizing the CPU）。
一次运行多个程序的能力会引发各种新问题。例如，如果两个程序想要在特定时间运行，应该运行哪个？这个问题由操作系统的策略（policy）来回答。在操作系统的许多不同的地方采用了一些策略，来回答这类问题，所以我们将在学习操作系统实现的基本机制（mechanism）（例如一次运行多个程序的能力）时研究这些策略。因此，操作系统承担了资源操理器（resource manager）的角色。

在这里插入图片描述

3.虚拟化内存

现现机器提供的物理内存（physical memory）模型非常简单。内存就是一个字节数组。要读取（read）内存，必须指定一个地址（address），才能访问存储在那里的数据。要写入（write）或更新（update）内存，还必须指定要写入给定地址的数据。

在这里插入图片描述

实际上，这正是操作系统虚拟化内存（virtualizing memory）时发生的情况。每个进程访问自己的私有虚拟地址空间（virtual address space）（有时称为地址空间，address space），操作系统以某种方式映射到机器的物理内存上。一个正在运行的程序中的内存引用不会影响其他进程（或操作系统本身）的地址空间。对于正在运行的程序，它完全拥有自己的物理内存。但实际情况是，物理内存是由操作系统操理的共享资源。所有这些是如何完成的，也是本书第1 部分的主题，属于虚拟化（virtualization）的主题。