現(xiàn)代操作系統(tǒng)

目      錄
譯者序
前言
第一部分   傳統(tǒng)操作系統(tǒng)
第1章   引言 1
1.1   什么是操作系統(tǒng) 2
1.1.1   作為擴展機器的操作系統(tǒng) 2
1.1.2   作為資源管理器的操作系統(tǒng) 3
1.2   操作系統(tǒng)歷史 3
1.2.1   第一代計算機(1945~1955)：
           真空管和插件板 3
1.2.2   第二代計算機(1955~1965)：
           晶體管和批處理系統(tǒng) 4
1.2.3   第三代計算機(1965~1980)：
           集成電路芯片和多道程序 5
1.2.4   第四代計算機(1980~1990)：
           個人計算機 7
1.3   操作系統(tǒng)基本概念 8
1.3.1   進程 8
1.3.2   文件 9
1.3.3   系統(tǒng)調(diào)用 11
1.3.4   外殼 12
1.4   操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 12
1.4.1   整體式系統(tǒng) 12
1.4.2   層次式系統(tǒng) 14
1.4.3   虛擬機 14
1.4.4   客戶機/服務(wù)器系統(tǒng) 15
1.5   本書其他部分的概要 16
1.6   小結(jié) 17
習(xí)題 18
第2章   進程 19
2.1   進程介紹 19
2.1.1   進程模型 19
2.1.2   進程的實現(xiàn) 22
2.2   進程間通信 23
2.2.1   競爭條件 23
2.2.2   臨界區(qū) 24
2.2.3   忙等待的互斥 24
2.2.4   睡眠與喚醒 27
2.2.5   信號量 29
2.2.6   事件計數(shù)器 31
2.2.7   管程 32
2.2.8   消息傳遞 34
2.2.9   原語等價 36
2.3   經(jīng)典的IPC問題 39
2.3.1   哲學(xué)家進餐問題 39
2.3.2   讀者-寫者問題 41
2.3.3   睡眠的理發(fā)師問題 42
2.4   進程調(diào)度 44
2.4.1   時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度 45
2.4.2   優(yōu)先級調(diào)度 45
2.4.3   多級隊列 46
2.4.4   最短作業(yè)優(yōu)先 47
2.4.5   保證調(diào)度算法 48
2.4.6   策略與機制 48
2.4.7   兩級調(diào)度法 48
2.5   小結(jié) 49
習(xí)題 49
第3章   存儲管理 52
3.1   無交換或分頁的存儲管理 52
3.1.1   無交換或分頁的單道程序 52
3.1.2   多道程序設(shè)計和內(nèi)存利用率 53
3.1.3   固定分區(qū)的多道程序 55
3.2   交換 56
3.2.1   可變分區(qū)的多道程序設(shè)計 57
3.2.2   使用位圖的內(nèi)存管理 58
3.2.3   使用鏈表的內(nèi)存管理 59
3.2.4   伙伴式的內(nèi)存管理 60
3.2.5   交換空間的分配 61
3.2.6   交換系統(tǒng)分析 62
3.3   虛擬存儲器 62
3.3.1   分頁 63
3.3.2   頁表 65
3.3.3   分頁硬件示例 67
3.3.4   相聯(lián)存儲器 72
3.4   頁面置換算法 75
3.4.1   最優(yōu)頁面置換算法 75
3.4.2   最近未使用頁面置換算法 76
3.4.3   先進先出頁面置換算法 76
3.4.4   第二次機會頁面置換算法 77
3.4.5   時鐘頁面置換算法 77
3.4.6   最久未使用頁面置換算法 78
3.4.7   用軟件模擬LRU 79
3.5   分頁算法模型 80
3.5.1   Belady異?，F(xiàn)象 80
3.5.2   棧式算法 81
3.5.3   距離字符串 82
3.5.4   缺頁率預(yù)測 83
3.6   分頁系統(tǒng)中的設(shè)計問題 83
3.6.1   工作集模型 83
3.6.2   局部與全局分配策略 84
3.6.3   頁面尺寸 86
3.6.4   實現(xiàn)時涉及的問題 86
3.7   分段 89
3.7.1   純分段系統(tǒng)的實現(xiàn) 91
3.7.2   分段和分頁結(jié)合：MULTICS 92
3.7.3   分段和分頁結(jié)合：Intel的386 95
3.8   小結(jié) 98
習(xí)題 98
第4章   文件系統(tǒng) 101
4.1   文件 101
4.1.1   文件命名 101
4.1.2   文件結(jié)構(gòu) 102
4.1.3   文件類型 103
4.1.4   文件存取 105
4.1.5   文件屬性 105
4.1.6   文件操作 106
4.1.7   存儲映像文件 109
4.2   目錄 110
4.2.1   層次目錄系統(tǒng) 110
4.2.2   路徑名 111
4.2.3   目錄操作 113
4.3   文件系統(tǒng)的實現(xiàn) 113
4.3.1   實現(xiàn)文件 113
4.3.2   實現(xiàn)目錄 115
4.3.3   共享目錄 117
4.3.4   磁盤空間管理 118
4.3.5   文件系統(tǒng)的可靠性 121
4.3.6   文件系統(tǒng)性能 124
4.4   安全性 126
4.4.1   安全環(huán)境 126
4.4.2   著名的安全缺陷 127
4.4.3   Internet蠕蟲 129
4.4.4   一般的安全性攻擊 130
4.4.5   安全性的設(shè)計原則 131
4.4.6   用戶驗證 132
4.5   保護機制 134
4.5.1   保護域 134
4.5.2   存取控制表 136
4.5.3   權(quán)限 137
4.5.4   保護模型 138
4.5.5   隱藏通道 139
4.6   小結(jié) 140
習(xí)題 140
第5章   I/O設(shè)備管理 143
5.1   I/O硬件組成原理 143
5.1.1   I/O設(shè)備 143
5.1.2   設(shè)備控制器 144
5.1.3   直接存儲器存取 145
5.2   I/O軟件原理 146
5.2.1   I/O軟件的目標(biāo) 146
5.2.2   中斷處理程序 147
5.2.3   設(shè)備驅(qū)動程序 148
5.2.4   與設(shè)備無關(guān)的I/O軟件 148
5.2.5   用戶空間的I/O軟件 149
5.3   磁盤 151
5.3.1   磁盤硬件 151
5.3.2   磁盤調(diào)度算法 151
5.3.3   磁盤出錯處理 153
5.3.4   “每次一道”高速緩沖 154
5.3.5   RAM 盤 154
5.4   時鐘 155
5.4.1   時鐘硬件 155
5.4.2   時鐘軟件 156
5.5   終端 158
5.5.1   終端硬件 158
5.5.2   存儲映像終端 159
5.5.3   輸入軟件 160
5.5.4   輸出軟件 163
5.6   小結(jié) 164
習(xí)題 165
第6章   死鎖 167
6.1   資源 167
6.2   死鎖定義 168
6.2.1   死鎖的條件 168
6.2.2   死鎖模型 169
6.3   鴕鳥算法 170
6.4   死鎖檢測和恢復(fù) 171
6.4.1   單種資源類型下的死鎖檢測 171
6.4.2   多種資源類型下的死鎖檢測 173
6.4.3   從死鎖恢復(fù) 174
6.5   死鎖避免 175
6.5.1   資源軌跡圖 176
6.5.2   安全和不安全狀態(tài) 177
6.5.3   單種資源的銀行家算法 178
6.5.4   多種資源的銀行家算法 178
6.6   死鎖預(yù)防 179
6.6.1   破壞互斥條件 180
6.6.2   破壞占有和等待條件 180
6.6.3   破壞不可剝奪條件 180
6.6.4   破壞循環(huán)等待條件 180
6.7   其他問題 181
6.7.1   兩階段加鎖 181
6.7.2   非資源死鎖 182
6.7.3   饑餓 182
6.8   小結(jié) 182
習(xí)題 183
第7章   實例研究1：UNIX 185
7.1   UNIX的歷史 185
7.1.1   UNICS 185
7.1.2   PDP-11 UNIX 186
7.1.3   可移植的UNIX 186
7.1.4   伯克利UNIX 187
7.1.5   UNIX的標(biāo)準(zhǔn)化 187
7.2   UNIX概述 189
7.2.1   設(shè)計目標(biāo) 189
7.2.2   接口 190
7.2.3   登錄 190
7.2.4   shell 191
7.2.5   文件和目錄 193
7.2.6   應(yīng)用程序 194
7.3   UNIX的一些基礎(chǔ)概念 195
7.3.1   進程 196
7.3.2   內(nèi)存管理模式 199
7.3.3   文件系統(tǒng) 200
7.3.4   I/O設(shè)備 203
7.4   UNIX 的系統(tǒng)調(diào)用 205
7.4.1   進程管理系統(tǒng)調(diào)用 205
7.4.2   內(nèi)存管理系統(tǒng)調(diào)用 208
7.4.3   有關(guān)文件和目錄的系統(tǒng)調(diào)用 208
7.4.4   I/O系統(tǒng)調(diào)用 209
7.5   UNIX的實現(xiàn) 209
7.5.1   進程的實現(xiàn) 210
7.5.2   內(nèi)存管理的實現(xiàn) 212
7.5.3   文件系統(tǒng)的實現(xiàn) 215
7.5.4   I/O實現(xiàn) 217
7.6   小結(jié) 218
習(xí)題 219
第8章   實例研究2：MS-DOS 221
8.1   MS-DOS的歷史 221
8.1.1   IBM PC 221
8.1.2   MS-DOS 1.0 222
8.1.3   MS-DOS 2.0 223
8.1.4   MS-DOS 3.0 223
8.1.5   MS-DOS 4.0 224
8.1.6   MS-DOS 5.0 224
8.2   MS-DOS 概述 225
8.2.1   使用 226
8.2.2   shell 228
8.2.3   配置 229
8.3   MS-DOS 的基本概念 230
8.3.1   進程 230
8.3.2   內(nèi)存模式 233
8.3.3   文件系統(tǒng) 240
8.3.4   I/O設(shè)備 241
8.4   MS-DOS的系統(tǒng)調(diào)用 242
8.4.1   進程管理系統(tǒng)調(diào)用 243
8.4.2   內(nèi)存管理系統(tǒng)調(diào)用 243
8.4.3   文件與目錄系統(tǒng)調(diào)用 244
8.4.4   I/O系統(tǒng)調(diào)用 244
8.5   MS-DOS的實現(xiàn) 244
8.5.1   進程的實現(xiàn) 245
8.5.2   內(nèi)存管理的實現(xiàn) 246
8.5.3   文件系統(tǒng)的實現(xiàn) 247
8.5.4   I/O的實現(xiàn) 250
8.6   小結(jié) 252
習(xí)題 253
第二部分   分布式操作系統(tǒng)
第9章      分布式操作系統(tǒng)概述 255
9.1   目標(biāo) 255
9.1.1   分布式系統(tǒng)相對于集中式系統(tǒng)
           的優(yōu)點 255
9.1.2   分布式系統(tǒng)相對于獨立PC機
           的優(yōu)點 256
9.1.3   分布式系統(tǒng)的缺點 257
9.2   硬件上的概念 258
9.2.1   總線型多處理機 259
9.2.2   交換型多處理機 260
9.2.3   總線型多計算機 261
9.2.4   交換型多計算機 262
9.3   軟件上的概念 262
9.3.1   網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng) 263
9.3.2   真正的分布式系統(tǒng) 269
9.3.3   多處理機分時系統(tǒng) 269
9.4   設(shè)計上的考慮 271
9.4.1   透明性 271
9.4.2   靈活性 273
9.4.3   可靠性 274
9.4.4   性能 275
9.4.5   可擴展性 276
9.5   小結(jié) 277
習(xí)題 277
第10章   分布式系統(tǒng)中的通信問題 279
10.1   分層協(xié)議 279
10.1.1   物理層 281
10.1.2   數(shù)據(jù)鏈路層 282
10.1.3   網(wǎng)絡(luò)層 282
10.1.4   傳輸層 283
10.1.5   會話層 283
10.1.6   表示層 283
10.1.7   應(yīng)用層 284
10.2   客戶-服務(wù)器模型 284
10.2.1   客戶和服務(wù)器 284
10.2.2   一個客戶和服務(wù)器的實例 285
10.2.3   尋址 288
10.2.4   阻塞與非阻塞原語 289
10.2.5   緩沖和非緩沖原語 291
10.2.6   可靠和不可靠原語 293
10.2.7   實現(xiàn)客戶-服務(wù)器模型 294
10.3   遠程過程調(diào)用 295
10.3.1   基本的RPC操作 296
10.3.2   參數(shù)傳遞 298
10.3.3   動態(tài)聯(lián)編 301
10.3.4   出現(xiàn)差錯時的RPC語義 303
10.3.5   與實現(xiàn)相關(guān)的論題 306
10.3.6   問題域 313
10.4   組通信 315
10.4.1   組通信入門 315
10.4.2   與設(shè)計有關(guān)的問題 316
10.4.3   ISIS中的組通信 322
10.5   小結(jié) 324
習(xí)題 325
第11章   分布式系統(tǒng)中的同步 327
11.1   時鐘同步 327
11.1.1   邏輯時鐘 328
11.1.2   物理時鐘 331
11.1.3   時鐘同步算法 333
11.2   互斥 336
11.2.1   集中式算法 336
11.2.2   分布式算法 337
11.2.3   令牌環(huán)算法 339
11.2.4   三種算法的比較 340
11.3   選舉算法 341
11.3.1   Bully算法 341
11.3.2   環(huán)算法 342
11.4   原子事務(wù) 343
11.4.1   原子事務(wù)簡介 343
11.4.2   事務(wù)模型 344
11.4.3   實現(xiàn) 347
11.4.4   并發(fā)控制 350
11.5   分布式系統(tǒng)中的死鎖 352
11.5.1   分布式死鎖的檢測 353
11.5.2   分布式死鎖的預(yù)防 356
11.6   小結(jié) 357
習(xí)題 357
第12章   分布式系統(tǒng)中的進程及
         處理器 359
12.1   線程 359
12.1.1   線程的引入 359
12.1.2   線程使用 360
12.1.3   線程包的設(shè)計問題 362
12.1.4   線程包的實現(xiàn) 365
12.1.5   線程和RPC 367
12.1.6   一個線程包的例子 368
12.2   系統(tǒng)模型 371
12.2.1   工作站模型 371
12.2.2   使用空閑工作站 373
12.2.3   處理器池模型 376
12.2.4   混合模型 378
12.3   處理器分配 378
12.3.1   分配模型 378
12.3.2   處理器分配算法的設(shè)計原則 380
12.3.3   處理器分配算法的實現(xiàn)問題 381
12.3.4   處理器分配算法實例 382
12.4   分布式系統(tǒng)中的調(diào)度 386
12.5   小結(jié) 387
習(xí)題 387
第13章   分布式文件系統(tǒng) 389
13.1   分布式文件系統(tǒng)設(shè)計 389
13.1.1   文件服務(wù)的接口 389
13.1.2   目錄服務(wù)器接口 391
13.1.3   文件共享的語義 394
13.2   分布式文件系統(tǒng)的實現(xiàn) 396
13.2.1   文件的使用 396
13.2.2   系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 397
13.2.3   緩存區(qū)處理 400
13.2.4   復(fù)制性 40396
133.2.4菩?403 38979
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