现代操作系统

操作系统的定义## 标题
操作系统是管理硬件资源、控制程序运行、改善人机界面和为 应用软件提供支持的一种系统软件。
操作系统&＃61;管理&＃43;服务
操作系统为应用提供的一些服务
为应用提供计算资源的抽象
CPU&＃xff1a;进程/线程&＃xff0c;数量不受物理CPU的限制
内存&＃xff1a;虚拟内存&＃xff0c;大小不收物理内存的限制
I/O设备&＃xff1a;将各种设备统一抽象为文件&＃xff0c;提供统一接口
为应用提供线程间的同步
应用可以实现自己的同步原语&＃xff08;如spinlock&＃xff09;
操作系统提供了更高效的同步原语&＃xff08;与线程切换配合&＃xff0c;如pthread_mutex&＃xff09;
为应用提供进程间的通信
应用可以利用网络进行进程间通信&＃xff08;如loopback设备&＃xff09;
操作系统提供了更高效的本地通信机制&＃xff08;具有更丰富的语义&＃xff0c;如pipe&＃xff09;
操作系统对应用的管理
生命周期的管理
应用的加载、迁移、销毁等操作
计算资源的分配
CPU&＃xff1a;线程的调度机制
内存&＃xff1a;物理内存的分配
I/O设备&＃xff1a;设备的复用与分配
安全与隔离
应用程序内部:访问控制机制
应用程序之间&＃xff1a;隔离机制&＃xff0c;包括错误隔离和性能隔离

中断和异常的区别&＃xff1a;
中断&＃xff08;设备产生、异步&＃xff09;&＃xff1a;
可屏蔽&＃xff1a;设备产生的信号&＃xff0c;通过中断控制器与处理器相连&＃xff0c;可别暂时屏蔽&＃xff08;如&＃xff0c;键盘、网络事件&＃xff09;
不可屏蔽&＃xff1a;一些关键硬件的崩溃&＃xff08;如&＃xff0c;内存校验错误&＃xff09;
异常&＃xff08;软件产生、同步&＃xff09;
错误&＃xff08;Fault&＃xff09;&＃xff1a;如有缺页异常&＃xff08;可恢复&＃xff09;、段错误&＃xff08;不可恢复&＃xff09;等
陷阱&＃xff08;Trap&＃xff09;&＃xff1a;无需恢复&＃xff0c;如断点&＃xff08;int 3)、系统调用(int 80)
中止&＃xff08;Abort&＃xff09;&＃xff1a;严重的错误&＃xff0c;不可恢复&＃xff08;机器检查&＃xff09;

延续至今的中断控制器
GIC&＃xff08;通用中断控制器&＃xff09;&＃xff1a;中断类型较多&＃xff0c;将中断分发给不同的核&＃xff08;对称或非对称&＃xff09;进行处理
主要功能&＃xff1a;
分发&＃xff1a;管理所有中断、决定优先级、路由
CPU接口&＃xff1a;给每一个CPU核有对应的接口
案例&＃xff1a;Linux的中断处理理念
在中断处理中做尽量少的事
推迟非关键行为
结构&＃xff1a;Top half &Bottom half
Top half&＃xff1a;做最少的工作后返回
Bottom half&＃xff1a;推迟处理&＃xff08;softirq&＃xff0c;tasklets&＃xff0c;工作队列内核线程&＃xff09;

Linux追踪系统调用&＃xff1a;
每当有系统调用产生时&＃xff0c;Linux可打印发生的系统调用、系统调用的参数和系统调用的返回值
ptrace&＃xff08;&＃xff09;可追踪Linux中的系统调用清况
—广泛应用在各种debugger中
命令行中
—strace追踪系统调用
—ltrace追踪库函数的调用