操作系统教程 Linux实例分析PDF电子书下载

第1章 操作系统概述 1

1.1计算机发展简史 1

1.2计算机系统组成 1

1.2.1计算机系统结构 2

1.2.2计算机软件分类 3

1.3操作系统的概念 4

1.4操作系统的主要功能 5

1.5.1手工操作阶段 9

1.5操作系统的发展历程 9

1.5.2早期批处理阶段 10

1.5.3执行系统阶段 11

1.5.4多道程序系统阶段 12

1.6操作系统的类型 13

1.6.1多道成批系统 13

1.6.2分时系统 14

1.6.3实时系统 15

1.6.4个人机系统 17

1.6.5网络操作系统 17

1.6.6分布式操作系统 18

1.8操作系统的结构 19

1.7操作系统的特征 19

1.8.1单块结构 20

1.8.2层次结构 20

1.8.3虚拟机 22

1.8.4客户／服务器模型 22

1.9 UNIX/Linux系统的特点和结构 23

1.9.1 UNIX系统的发展和特点 23

1.9.2 Linux系统的历史和特点 26

习题 29

1.10小结 29

第2章 进程管理 31

2.1进程概念 31

2.1.1程序的顺序执行 31

2.1.2程序的并发执行和资源共享 32

2.1.3程序并发执行的特性 33

2.1.4进程概念的引入和描述 35

2.1.5进程的状态及其变迁 36

2.1.7进程控制块 37

2.1.6进程的组成 37

2.1.8 PCB的组织方式 38

2.2线程 40

2.2.1线程概念 40

2.2.2线程的实现方式 42

2.3进程管理 43

2.3.1创建进程 43

2.3.2终止进程 44

2.3.3更换进程映像 44

2.3.4阻塞进程 44

2.4.1进程间的关系 45

2.3.5唤醒进程 45

2.4进程间通信 45

2.4.2竞争条件和临界区 46

2.4.3用锁操作原语实现互斥 48

2.4.4信号量上的P、V操作原语 49

2.4.5用P、V原语实现互斥 50

2.4.6用P、V原语实现简单同步 51

2.4.7生产者—消费者问题 52

2.5.1读者—写者问题 54

2.5经典进程同步问题 54

2.5.2哲学家进餐问题 55

2.5.3困睡的理发师问题 57

2.6管程 58

2.7进程通信 61

2.7.1消息缓冲通信 61

2.7.2信箱通信 64

2.8 Linux进程管理 64

2.8.1进程和线程的概念 65

2.8.2进程的结构 66

2.8.3对进程的操作 68

2.8.4进程同步和通信 70

2.9小结 71

习题 72

第3章 处理机调度 75

3.1 调度级别 75

3.2作业调度 76

3.2.1作业状态 76

3.2.2作业调度 77

3.3进程调度 78

3.3.1进程调度的功能和时机 78

3.3.2两级调度模型 79

3.3.3三级调度模型 80

3.4性能评价标准 80

3.4.1调度策略的选择 80

3.4.2性能评价标准 81

3.5.1先来先服务（FCFS） 82

3.5常用调度算法 82

3.5.2短作业优先（SJF） 83

3.5.3优先级（Priority） 84

3.5.4抢占式和非抢占式算法 85

3.5.5轮转法（RR） 87

3.5.6多级队列法（MQ） 88

3.5.7多级反馈队列法（MFQ） 89

3.5.8多级调度综合示例 90

3.6 Linux系统中的进程调度 91

3.6.1进程调度 91

3.6.2 shell基本工作原理 93

3.6.3系统初启 94

3.7小结 96

习题 97

第4章 存储器管理 99

4.1 引言 99

4.1.1用户程序的主要处理阶段 99

4.1.2重定位 101

4.2.2分区法 104

4.2.1单一连续分配法 104

4.2基本的内存管理技术 104

4.2.3可重定位分区分配 108

4.3对换技术 110

4.3.1早期对换技术 110

4.3.2多道程序环境下的对换 110

4.4分页技术 111

4.4.1分页存储管理的基本概念 111

4.4.2分页系统中的地址映射 113

4.4.3快表和页表构造 113

4.4.4页的共享和保护 117

4.5.1分段存储管理的基本概念 118

4.5分段技术 118

4.5.2地址转换 120

4.5.3段的共享和保护 120

4.6虚拟存储器 122

4.6.1虚拟存储器概念 122

4.6.2虚拟存储器特征 123

4.7.1请求分页的基本思想 124

4.7.2硬件支持及缺页处理 124

4.7请求分页技术 124

4.7.3请求分页的优缺点 126

4.7.4请求分页的性能 126

4.7.5页面置换 127

4.8页面置换算法 128

4.8.1 先入先出法（FIFO） 129

4.8.2 最优置换算法（OPT） 130

4.8.3最久未使用算法（LRU） 130

4.8.4第二次机会算法（SCR） 132

4.9.1 内存块分配算法 133

4.9 内存块分配算法和抖动问题 133

4.9.2抖动（Thrashing）问题 135

4.9.3工作集 136

4.10段式虚拟存储器 137

4.10.1基本工作过程 137

4.10.2连接中断处理 138

4.10.3段式虚拟存储的优点和缺点 139

4.11段页式结合系统 139

4.12.1 Linux的多级页表 140

4.12 Linux系统的存储管理 140

4.12.2内存页的分配与释放 141

4.12.3内存交换 142

4.13小结 143

习题 145

第5章 文件系统 148

5.1文件系统概述 148

5.1.1文件及其分类 148

5.1.2文件系统的功能 151

5.1.4用户对文件的存取方法 152

5.1.3文件系统的结构 152

5.2文件的逻辑组织和物理组织 154

5.2.1文件的逻辑组织 154

5.2.2文件的物理组织 155

5.3 目录结构 159

5.3.1文件控制块和文件目录 159

5.3.2目录结构的类型 160

5.4文件存储空间的管理 164

5.4.1空闲空间表法 164

5.4.2空闲块链接法 165

5.4.3位示图（Bit Map）法 166

5.4.4空闲块成组链接法 166

5.5对文件的主要操作 167

5.5.1创建和删除文件 168

5.5.2打开与关闭文件 168

5.5.3读文件与写文件 169

5.5.4链接文件与解除链接 170

5.6.1坏块管理 171

5.6.2后备 171

5.6文件系统的可靠性 171

5.6.3文件系统的一致性 172

5.7文件保护 173

5.7.1一般文件的保护机制 174

5.7.2保护域 176

5.7.3存取控制表 178

5.7.4权力 179

5.8 Linux文件系统 180

5.8.1 EXT2文件系统 181

5.8.2虚拟文件系统 185

5.8.3管道文件（Pipe） 189

5.9小结 190

习题 192

第6章 设备管理 194

6.1概述 194

6.1.1设备分类 194

6.1.2设备管理的功能 195

6.1.3通道技术 196

6.2.1缓冲技术的引入 198

6.2缓冲技术（Buffering） 198

6.1.4设备控制器 198

6.2.2缓冲区的设置 199

6.3设备分配技术 200

6.3.1设备分配技术 200

6.3.2 SPOOLing系统 202

6.4 I/O软件构造原则 203

6.4.1 I/O软件目标 203

6.4.3设备驱动程序 204

6.4.2 中断处理程序 204

6.4.4与设备无关的I/O软件 209

6.4.5用户空间I/O软件 210

6.5磁盘调度和管理 210

6.5.1物理特性 211

6.5.2磁盘调度算法 212

6.5.3磁盘调度算法的选择 215

6.5.4磁盘管理 215

6.6 Linux系统的设备管理 217

6.6.1设备管理概述 217

6.6.2设备驱动程序和内核之间的接口 218

6.7小结 221

习题 222

第7章 中断、陷入和信号机构 223

7.1概述 223

7.1.1 中断及其一般处理过程 223

7.1.2 中断优先级和多重中断 227

7.2 UNIX系统对中断和陷入的处理 228

7.2.1 中断处理 228

7.1.3 中断屏蔽 228

7.2.2陷入处理 230

7.3系统调用的实施举例 232

7.4 UNIX信号机构 234

7.4.1信号分类 235

7.4.2信号处理方式 236

7.4.3信号的检测和处理 236

7.5小结 237

习题 238

8.1.1死锁的概念 240

8.1概述 240

第8章 死锁 240

8.1.2资源概念 241

8.1.3进程推进顺序与死锁 243

8.2产生死锁的条件 245

8.2.1产生死锁的必要条件 245

8.2.2资源分配图 246

8.2.3处理死锁的方法 247

8.3死锁的预防 247

8.4.1安全状态 250

8.4死锁的避免 250

8.4.2银行家算法 251

8.4.3对单体资源类的简化算法 253

8.4.4银行家算法应用示例 253

8.5死锁的检测与恢复 255

8.5.1对多体资源类的死锁检测 255

8.5.2 对单体资源类的死锁检测 256

8.5.3从死锁中恢复 256

8.6处理死锁的综合方式 258

8.5.4“饥饿”状态 258

8.7小结 259

习题 260

第9章 多处理器系统 263

9.1概述 263

9.2多处理器结构 264

9.2.1 UMA多处理器结构 265

9.2.2 NUMA多处理器结构 268

9.3.1多处理器系统的问题 269

9.3多处理器操作系统类型 269

9.3.2多处理器操作系统类型 270

9.4多处理器调度和同步 271

9.4.1多处理器调度 271

9.4.2多处理器同步 275

9.5小结 276

习题 276

第10章 分布式系统 277

10.1概述 277

10.1.1分布式系统特征 277

10.1.2分布式系统优点 278

10.2分布式操作系统 279

10.1.3 三种多机操作系统的比较 279

10.2.1 分布式操作系统的功能 280

10.2.2分布式操作系统的设计因素 280

10.3分布式系统的通信 282

10.3.1 ISO OSI参考模型 282

10.3.2客户——服务器模型 283

10.3.3远程过程调用 284

10.3.4组通信 284

10.4.1进程迁移 285

10.4分布式进程管理 285

10.4.2分布式系统的进程管理 286

10.4.3处理器分配 287

10.5分布式系统中的同步 289

10.5.1事件排序 289

10.5.2 互斥 290

10.6分布式系统中的死锁 291

10.6.1死锁的检测 291

10.7.1文件服务接口 292

10.6.2死锁的预防 292

10.7分布式文件系统 292

10.7.2目录服务器接口 293

10.7.3文件共享语义 295

10.8小结 296

习题 297

第11章 性能评价及安全性 298

11.1性能评价 298

11.1.1性能评价的目的 298

11.1.2性能评价技术 299

11.2操作系统的安全性 300

11.2.1安全性问题 300

11.2.2常见的安全性攻击 301

11.2.3对付病毒的常用方法 302

11.3安全对策 303

11.4小结 303

习题 303

参考文献 305