《操作系统导论》-0-序章

前言

全书的内容围绕虚拟化、并发 、持久性三个主要概念

值得开心的是，本书课程项目除了系统编程项目外，还可以配合着大名鼎鼎的MIT 6.828自行实现xv6操作系统食用

摘录一段最后的话：

叶芝有一句名言：”教育不是注满一桶水，而是点燃一把火“。他说得既对也错——你必须"给桶注入一点水"

但是，叶芝的主要观点显而易见：教育的真正要点是让你对某些事情感兴趣，可以独立学习更多关于这个主题的东西，而不仅仅是你需要消化什么才能在某些课程上取得好成绩。

因此，教育过程的真正意义在于：前进，学习许多新的和引人入胜的主题，通过学习不断成熟，最重要的是——找到能为你点火的东西。

概述

自问环节：什么是操作系统？

硬件资源的管理者，同时也是用户使用计算机资源（软件和硬件）的媒介

当然，不仅仅如此，它还做了很多额外的工作，使得计算机能够正确且高效地运行

具体做了哪些工作？解决了什么问题？如何解决的？可能这就是我学习的目标

helloWorld.c

鉴于本课程的实验中要用到C编程（虽然我没系统学过，但是我有Java和C++基础，所以我觉得可能问题有，但是不大），让我先用Linux写一个HelloWorld.c吧

vim没自动补全/_ \

#include <stdio.h>

int main(){
        printf("Hello world!\n");
        return 0;
}

# 编译 -o原来是指定目标文件名
gcc -o helloWorld helloWorld.c
# 执行（执行完我发现应该输出一个换行符的）
./helloWorld

虚拟化

虚拟化CPU

虚拟化CPU让单核计算机有了（似乎）能够并行多个程序的能力

虚拟化内存

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "common.h"

int main(){
        int intSize = sizeof(int);
        printf("the size of int is:",intSize,"\n");
        int *p = malloc(intSize);// 申请一个int大小的内存空间
        assert(p!=NULL);
        printf("(%d) memory address of p:%08x\n",getpid(),(unsigned)p);// 这个%08x是个什么东西
        *p=0;
        while(1){
                Spin(1);
                *p+=1;
                printf("(%d)p:%d\n",getpid(),*p);
        }
        return 0;
}

那vim写着实有点费劲儿，要不我还是vscode吧

这样只申请不释放不会有内存泄漏问题吗

// 我觉得不太好，所以改动了点   
        for(int i = 0;i<15;i++){
                Spin(1);
                *p+=1;
                printf("(%d)p:%d\n",getpid(),*p);
        }
        free(*p);

哎呀我去，疯狂报错，common.h文件也没给，跳！

总之就是同时运行多个实例时，会发现申请到的起始地址是相同，实际上本不应该这样，因为程序是共享物理内存的

这就是想向我们展示虚拟内存——让每个程序都能够访问自己独立的、私有的、虚拟内存地址空间

实际上操作系统的做法是加了一层内存地址映射

并发

如何构建正确的并发程序？同理还有多线程程序设计中的并发问题

持久性

如何持久地存储数据？

设计目标

现在你已经了解操作系统实际上做了什么：

它取得CPU、内存或磁盘等物理资源，并对他们进行虚拟化，以满足实际需求并提高资源利用率

它处理与并发有关的麻烦且棘手的问题

它持久地存储文件，从而使它们长期安全可用

基本目标是建立一些抽象，让系统方便和易于调用；另一个重要目标是提供高性能，换言之——最小化操作系统的开销（并在必要时进行折中）；此外，在应用程序之间以及在OS和用用之间提供保护也很重要，确保它们能够各自独立、互不影响地运行——这便是”隔离“；最后，操作系统还要提供足够的可靠性、安全性等其他目标

简单历史

• 早期批处理的时代，操作系统只是一些库，提供了诸如IO一类的API

• 然后慢慢意识到操作系统和普通程序不应该是一样的，于是系统调用（管态/内核模式）的概念产生了，操作系统也不再仅仅是普通的库

• 然后是多道程序时代，这时候已经注意到处理IO时CPU闲置带来的时间浪费，以及多道程序运行过程中的内存保护、并发等问题

  同时这一时期的主要进展时Unix操作系统的诞生

• 最后终于来到了个人计算机的时代

结语

最后，本书中不涉及的操作系统的部分包括：网络、图形、深入的安全问题