#書籍贈送

操作系統(tǒng)一直是比較難學的知識，要學好操作系統(tǒng)的相關內容，需要對硬件、軟件、宏觀、微觀、有非常深刻的理解，而能找到一本講解比較好的書籍也是非常難得的，恰好，最近有出版社的朋友推薦了這樣的一本書籍，這里推薦給大家。

長按下方的二維碼參與書籍抽獎，后天開獎，如果中獎后請立刻馬上填上你的收獲地址，如果沒有填寫地址的話，我只能遺憾的告訴你，你將會于這本書籍擦肩而過。

推薦語：

本書是操作系統(tǒng)和系統(tǒng)安全領域國際知名學者、上海交通大學陳海波、夏虞斌領銜撰寫；

由淺入深介紹現(xiàn)代操作系統(tǒng)經(jīng)典理論與方法，面向經(jīng)典基礎理論與方法，面向國際前沿研究，面向工業(yè)界實踐；

全新打造ChCore微內核系列課程實驗，建立對操作系統(tǒng)的第一手實踐經(jīng)驗

#為什么寫這樣一本書籍？

操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計算平臺的基礎與核心支撐系統(tǒng)，負責管理硬件資源、控制程序運行、改善人機交互以及為應用軟件提供運行環(huán)境等。長期以來，我國信息產(chǎn)業(yè)處于“缺芯少魂”的狀態(tài)，作為信息產(chǎn)業(yè)之“魂”的操作系統(tǒng)是釋放硬件能力、構筑應用生態(tài)的基礎，也是關鍵的“卡脖子”技術之一。當前，以華為海思麒麟與鯤鵬處理器、銀河飛騰處理器等為代表的ARM平臺在智能終端和服務器等應用場景的崛起，以及以開源為特色的RISC-V指令集架構的出現(xiàn)與其生態(tài)的蓬勃發(fā)展，逐步改變了x86處理器在我國一統(tǒng)天下的局面。因此，需要結合ARM等指令集架構與體系結構來構筑新的操作系統(tǒng)或深入優(yōu)化現(xiàn)有操作系統(tǒng)，從而充分發(fā)揮硬件資源的能力并給用戶提供更流暢的體驗。

操作系統(tǒng)自20世紀50年代誕生以來，經(jīng)歷了從專用操作系統(tǒng)（每個主機與應用場景均需要一個新的操作系統(tǒng)）到通用操作系統(tǒng)（如Windows、UNIX、Linux等，即一個操作系統(tǒng)覆蓋很多場景）的轉變。在PC時代，由于Windows操作系統(tǒng)的廣泛應用與部署，微軟于20世紀90年代成為全球市值最高的公司，蘋果研制的macOS也支撐蘋果一度成為全球最賺錢的科技公司。在數(shù)據(jù)中心時代，在IBM、Intel等企業(yè)的支持下，Linux操作系統(tǒng)又逐步在服務器等場景占據(jù)主體地位。在移動互聯(lián)網(wǎng)時代，蘋果在喬布斯回歸后基于NeXTSTEP操作系統(tǒng)構筑的iOS、新型macOS、iPadOS、watchOS、tvOS等操作系統(tǒng)支撐蘋果又成為當時全球市值最高的科技公司。谷歌于2005年收購了Andrew Rubin于2003年創(chuàng)立的Android公司，并通過持續(xù)不斷的壓強投入逐步將Android操作系統(tǒng)打造成世界上發(fā)行量最大的移動智能操作系統(tǒng)。

當前，隨著智能終端的多樣化，5G帶來的大連接、低時延、高吞吐，以及異構硬件設備的繁榮發(fā)展，我們正在逐步進入萬物互聯(lián)的智能世界，覆蓋所有場景的單一操作系統(tǒng)已經(jīng)很難發(fā)揮出硬件的處理能力并滿足應用越來越高的極限需求。當前，華為、阿里、微軟、谷歌、Facebook等各大企業(yè)紛紛在操作系統(tǒng)領域投入重兵。例如，微軟在Windows 10之后開始研制Windows CoreOS，谷歌從2016年開始投入Fuchsia項目，Facebook從2019年開始研制面向AR/VR等的新OS，華為也于2019年發(fā)布鴻蒙操作系統(tǒng)并與合作伙伴一起構建openEuler、openHarmony開源社區(qū)和華為移動服務（Huawei Mobile Service，HMS）生態(tài)。

操作系統(tǒng)的復興也對教學科研與產(chǎn)業(yè)實踐提出了新的要求。首先，操作系統(tǒng)教材需要體現(xiàn)操作系統(tǒng)的核心原理與設計，從而幫助讀者建立對操作系統(tǒng)的系統(tǒng)性認識；其次，操作系統(tǒng)教材需要反映國際的研究前沿，當前操作系統(tǒng)技術仍在迅猛發(fā)展，很多新的問題隨著新處理器、新加速器架構、新應用場景的出現(xiàn)而不斷涌現(xiàn)，同樣，很多經(jīng)典的問題也會出現(xiàn)新的解決方法，這些都給操作系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)提供了新的思路；最后，操作系統(tǒng)教材需要反映工業(yè)界實踐，操作系統(tǒng)是一門系統(tǒng)性與實踐性非常強的學科，脫離實現(xiàn)來談設計很容易陷入紙上談兵的陷阱。當前操作系統(tǒng)領域的前沿研究與工業(yè)界實踐結合得越來越緊密，在工業(yè)界新應用場景與需求的推動下，研究人員將前沿研究應用到工業(yè)界實踐，再由工業(yè)界實踐反饋進一步推動前沿研究，從而形成了良好的循環(huán)，并且循環(huán)的速度越來越快。

#書籍目錄

看一本好書，就要從看它的目錄開始

書籍的目錄可以決定你是不是想要這本書，讀書需要一種愉快的心情，我也從來不要求一本書籍可以解答我所有的疑惑，它能解答我一部分，或者幾個疑惑已經(jīng)非常不錯了。

第一部分?操作系統(tǒng)基礎 第1章??操作系統(tǒng)概述??2 1.1 ?簡約但不簡單：從Hello World說起? 2 1.2??什么是操作系統(tǒng)??3 1.3??操作系統(tǒng)簡史??6 1.3.1 GM-NAA I/O：第一個（批處理）操作系統(tǒng)? 6 1.3.2 OS/360：從專用走向通用? 6 1.3.3 Multics/UNIX/Linux：分時與多任務? 7 1.3.4 macOS/Windows：以人為本的人機交互? 8 1.4??操作系統(tǒng)接口??9 1.5 ChCore：一個簡單的實驗操作系統(tǒng)? 11 參考文獻??12 第2章??硬件結構??13 2.1??CPU與指令集架構??14 2.1.1??指令集??14 2.1.2??特權級??15 2.1.3??寄存器??17 2.2??物理內存與CPU緩存??17 2.2.1??緩存結構??18 2.2.2??緩存尋址??19 2.3??設備與中斷??20 2.3.1??內存映射輸入輸出??20 2.3.2??輪詢與中斷??21 2.4??思考題??22 參考文獻??22 第3章??操作系統(tǒng)結構??23 3.1??操作系統(tǒng)的機制與策略??24 3.2??操作系統(tǒng)復雜度管理方法??25 3.3??操作系統(tǒng)內核架構??27 3.3.1??簡要結構??27 3.3.2??宏內核架構??28 3.3.3??微內核架構??30 3.3.4??外核架構??32 3.3.5??其他操作系統(tǒng)內核架構??34 3.4??操作系統(tǒng)框架結構??35 3.4.1??Android系統(tǒng)框架??35 3.4.2??ROS系統(tǒng)框架??37 3.5??思考題??39 參考文獻??40 第4章??內存管理??42 4.1??虛擬地址與物理地址??43 4.1.1??初識物理地址與虛擬地址??43 4.1.2??使用虛擬地址訪問物理內存??44 4.1.3??分段與分頁機制??44 4.2??基于分頁的虛擬內存??46 4.2.1??AArch64架構下的4級頁表??47 4.2.2 ?加速地址翻譯的重要硬件：TLB 49 4.2.3??換頁與缺頁異常??52 4.2.4??頁替換策略??54 4.2.5??工作集模型??57 4.3??虛擬內存功能??58 4.3.1??共享內存??58 4.3.2??寫時拷貝??58 4.3.3??內存去重??60 4.3.4??內存壓縮??60 4.3.5??大頁??61 4.4??物理內存分配與管理??62 4.4.1??目標與評價維度??62 4.4.2??伙伴系統(tǒng)??63 4.4.3??SLAB分配器??65 4.4.4??常用的空閑鏈表??66 4.4.5??物理內存與CPU緩存??68 4.5 ?案例分析：ChCore內存管理機制? 70 4.6??思考題??73 參考文獻??74 第5章??進程與線程??76 5.1??進程??76 5.1.1??進程的狀態(tài)??76 5.1.2??進程的內存空間布局??78 5.1.3??進程控制塊和上下文切換??79 5.2 ?案例分析：Linux的進程操作? 80 5.2.1 ?進程的創(chuàng)建：fork 80 5.2.2 ?進程的執(zhí)行：exec??84 5.2.3??進程管理??85 5.2.4 ?討論：fork過時了嗎? 89 5.3??線程??92 5.3.1??多線程的地址空間布局??93 5.3.2??用戶態(tài)線程與內核態(tài)線程??93 5.3.3??線程控制塊與線程本地存儲??94 5.3.4 ?線程的基本接口：以POSIX線程庫為例? 95 5.4 ?案例分析：ChCore的線程上下文? 99 5.4.1??線程的上下文和TCB??99 5.4.2??ChCore中上下文切換的實現(xiàn)??100 5.5??纖程??102 5.5.1 ?對纖程的需求：一個簡單的例子? 103 5.5.2 POSIX的纖程支持：ucontext 103 5.5.3??纖程的上下文切換??105 5.6??思考題??106 參考文獻??107 第6章??操作系統(tǒng)調度??108 6.1??計算機調度簡介??108 6.1.1??操作系統(tǒng)調度??110 6.1.2??調度指標??111 6.2??調度機制??113 6.2.1??長期、中期與短期調度??114 6.2.2??任務調度總覽??116 6.3??單核調度策略??117 6.3.1??經(jīng)典調度??118 6.3.2??優(yōu)先級調度??122 6.3.3??公平共享調度??127 6.3.4??實時調度??133 6.3.5??其他調度??138 6.4??多核調度策略??141 6.4.1??負載分擔??141 6.4.2??協(xié)同調度??142 6.4.3??兩級調度??144 6.4.4??負載追蹤與負載均衡??145 6.4.5??能耗感知調度??148 6.5??調度進階機制??151 6.5.1??處理器親和性??152 6.5.2??調度策略設置??153 6.6 ?案例分析：現(xiàn)代調度器? 155 6.6.1??Linux調度器??155 6.6.2??macOS/iOS調度器??160 6.7??思考題??162 參考文獻??163 第7章??進程間通信??165 7.1??進程間通信基礎??165 7.1.1??一個簡單的進程間通信設計??166 7.1.2??數(shù)據(jù)傳遞??167 7.1.3??控制流轉移??169 7.1.4??單向和雙向??170 7.1.5??同步和異步??170 7.1.6??超時機制??171 7.1.7??通信連接管理??172 7.1.8??權限檢查??173 7.1.9??命名服務??174 7.2??宏內核進程間通信??175 7.2.1??管道進程間通信??175 7.2.2??System?V消息隊列??178 7.2.3??System?V信號量??179 7.2.4??System?V共享內存??180 7.2.5??信號進程間通信??181 7.2.6??套接字進程間通信??185 7.3??微內核進程間通信??186 7.3.1 Mach：早期的微內核進程間通信設計? 186 7.3.2 L4：圍繞進程間通信優(yōu)化而設計的微內核系統(tǒng)? 188 7.3.3 LRPC：遷移線程模型? 193 7.4 ?案例分析：Android Binder 195 7.4.1??背景??195 7.4.2??Binder?IPC總覽??196 7.4.3??Binder?IPC內核設計??196 7.4.4??匿名共享內存??199 7.5 ?案例分析：ChCore 進程間通信機制? 201 7.6??思考題??203 參考文獻??203 第8章??同步原語??206 8.1??互斥鎖??209 8.1.1??臨界區(qū)問題??209 8.1.2 ?硬件實現(xiàn)：關閉中斷? 211 8.1.3 ?軟件實現(xiàn)：皮特森算法? 211 8.1.4 ?軟硬件協(xié)同：使用原子操作實現(xiàn)互斥鎖? 213 8.2??條件變量??219 8.2.1??條件變量的使用??219 8.2.2??條件變量的實現(xiàn)??222 8.3??信號量??223 8.3.1??信號量的使用??224 8.3.2??信號量的實現(xiàn)??225 8.4??讀寫鎖??229 8.4.1??讀寫鎖的使用??229 8.4.2??讀寫鎖的實現(xiàn)??230 8.5??RCU??233 8.5.1??訂閱/發(fā)布機制??234 8.5.2??寬限期??236 8.6??管程??237 8.7??同步帶來的問題??239 8.7.1??死鎖??239 8.7.2??活鎖??245 8.7.3??優(yōu)先級反轉??246 8.8 ?案例分析：Linux中的futex 249 8.9 ?案例分析：ChCore中的同步原語? 251 8.10??思考題??252 參考文獻??254 第9章??文件系統(tǒng)??256 9.1??基于inode的文件系統(tǒng)??257 9.1.1??inode與文件??258 9.1.2??文件名與目錄??260 9.1.3??硬鏈接與符號鏈接??263 9.1.4??存儲布局??264 9.2??虛擬文件系統(tǒng)??266 9.2.1??面向文件系統(tǒng)的接口??266 9.2.2??面向應用程序的接口??270 9.2.3??頁緩存、直接I/O與內存映射??277 9.2.4??多種文件系統(tǒng)的組織和管理??280 9.2.5??偽文件系統(tǒng)??282 9.3??其他文件系統(tǒng)??284 9.3.1??FAT文件系統(tǒng)??284 9.3.2??NTFS??288 9.3.3??FUSE與用戶態(tài)文件系統(tǒng)??292 9.4 ?案例分析：ChCore文件系統(tǒng)? 294 9.4.1??ChCore的文件系統(tǒng)架構??294 9.4.2??內存文件系統(tǒng)??295 9.5??思考題??296 參考文獻??297 第10章??設備管理??299 10.1??計算機設備的連接和通信??300 10.1.1 ?設備的連接：總線? 300 10.1.2??可編程I/O??301 10.1.3 ?高效數(shù)據(jù)傳輸：DMA 301 10.1.4 ?設備地址翻譯：IOMMU 302 10.2??設備的識別??303 10.2.1??設備樹??303 10.2.2??ACPI??304 10.3??設備的中斷處理??305 10.3.1??中斷控制器??305 10.3.2??中斷的基本概念??306 10.3.3 ?中斷處理：以Linux上下半部的機制為例? 308 10.4??設備驅動與設備驅動模型??313 10.4.1??設備驅動??313 10.4.2??設備驅動模型??315 10.5 ?案例分析：Linux設備驅動模型? 315 10.5.1??Linux的設備抽象??315 10.5.2??Linux的設備驅動模型??318 10.5.3??Linux驅動的動態(tài)管理??319 10.5.4??Linux的sysfs文件系統(tǒng)??321 10.6 ?案例分析：L4設備驅動模型? 322 10.7 ?案例分析：Linux的用戶態(tài)驅動框架? 323 10.8??思考題??327 參考文獻??327 第11章??系統(tǒng)虛擬化??329 11.1??系統(tǒng)虛擬化技術概述??330 11.1.1??系統(tǒng)虛擬化及其組成部分??330 11.1.2??虛擬機監(jiān)控器的類型??331 11.2??CPU虛擬化??332 11.2.1??下陷和模擬??333 11.2.2??可虛擬化架構與不可虛擬化架構??333 11.2.3??解釋執(zhí)行??334 11.2.4??動態(tài)二進制翻譯??335 11.2.5??掃描和翻譯??336 11.2.6??半虛擬化技術??337 11.2.7??硬件虛擬化技術??338 11.2.8??小結??340 11.3??內存虛擬化??341 11.3.1??影子頁表機制??343 11.3.2??影子頁表的缺頁異常處理流程??345 11.3.3??直接頁表映射機制??345 11.3.4??兩階段地址翻譯機制??346 11.3.5??換頁和內存氣球機制??349 11.3.6??小結??351 11.4??I/O虛擬化??351 11.4.1??軟件模擬方法??352 11.4.2??半虛擬化方法??354 11.4.3 ?設備直通：IOMMU和SR-IOV 356 11.4.4??小結??359 11.5??中斷虛擬化??360 11.6 ?案例分析：QEMU/KVM 361 11.6.1??KVM?API和一個簡單的虛擬機監(jiān)控器??362 11.6.2??KVM與QEMU??364 11.6.3??KVM內部實現(xiàn)簡介??366 11.7??思考題??367 參考文獻??367 縮略語??369 在線章節(jié)一 第二部分??操作系統(tǒng)進階 第12章??多核與多處理器 第13章??文件系統(tǒng)崩潰一致性 第14章??網(wǎng)絡協(xié)議棧與系統(tǒng) 第15章??輕量級虛擬化 第16章??操作系統(tǒng)安全 第17章??操作系統(tǒng)調測 第18章??形式化證明 第三部分??ChCore課程實驗 第19章??實驗1：機器啟動 第20章??實驗2：內存管理 第21章??實驗3：用戶進程與異常處理 第22章??實驗4：多核處理 第23章??實驗5：文件系統(tǒng)與Shell 第24章??實驗6：進階實踐

推薦閱讀：

? ??專輯|Linux文章匯總

? ??專輯|程序人生

? ??專輯|C語言

嵌入式Linux

微信掃描二維碼，關注我的公眾號?

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎

總結

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统，你搞定了没？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。