操作系统概念（原书第10版）

目录
Operating System Concepts,Tenth Edition
译者序
前言
第一部分概论
第1章导论2
1.1操作系统的功能2
1.1.1用户视角2
1.1.2系统视角3
1.1.3操作系统的定义3
1.2计算机系统的组成4
1.2.1中断5
1.2.2存储结构7
1.2.3I／O结构9
1.3计算机系统的体系结构9
1.3.1单处理器系统9
1.3.2多处理器系统10
1.3.3集群系统11
1.4操作系统的执行13
1.4.1多道程序与多任务14
1.4.2双模式与多模式操作15
1.4.3定时器16
1.5资源管理16
1.5.1进程管理16
1.5.2内存管理17
1.5.3文件系统管理17
1.5.4大容量存储管理18
1.5.5高速缓存管理18
1.5.6I／O系统管理20
1.6安全与保护20
1.7虚拟化21
1.8分布式系统22
1.9内核数据结构22
1.9.1列表、堆栈与队列22
1.9.2树23
1.9.3哈希函数与哈希表24
1.9.4位图24
1.10计算环境25
1.10.1传统计算25
1.10.2移动计算25
1.10.3客户机-服务器计算26
1.10.4对等计算26
1.10.5云计算27
1.10.6实时嵌入式系统27
1.11免费与开源操作系统28
1.11.1开源操作系统的历史29
1.11.2自由操作系统29
1.11.3GNU／Linux29
1.11.4BSD UNIX30
1.11.5Solaris30
1.11.6用作学习的开源操作
系统31
1.12本章小结31
1.13推荐读物32
1.14参考文献32
1.15练习33
1.16习题33
第2章操作系统结构35
2.1操作系统的服务35
2.2用户与操作系统的界面36
2.2.1命令解释器37
2.2.2图形用户界面37
2.2.3触摸屏界面38
2.2.4界面的选择38
2.3系统调用39
2.3.1系统调用示例39
2.3.2应用编程接口39
2.3.3系统调用的类型41
2.4系统服务46
2.5链接器与加载器46
2.6应用程序特定于操作系统的
原因48
2.7操作系统的设计与实现49
2.7.1设计目标49
2.7.2机制与策略49
2.7.3实现50
2.8操作系统的结构50
2.8.1简单结构51
2.8.2分层法51
2.8.3微内核52
2.8.4模块53
2.8.5混合系统53
2.9操作系统的构建与引导56
2.9.1操作系统的生成56
2.9.2操作系统的引导57
2.10操作系统的调试58
2.10.1故障分析59
2.10.2性能优化59
2.10.3跟踪60
2.10.4BCC60
2.11本章小结61
2.12推荐读物62
2.13参考文献62
2.14练习63
2.15习题63
2.16编程题63
2.17编程项目64
第二部分进程管理
第3章进程70
3.1进程的概念70
3.1.1进程概述70
3.1.2进程状态71
3.1.3进程控制块72
3.1.4线程73
3.2进程调度73
3.2.1调度队列74
3.2.2CPU调度74
3.2.3上下文切换75
3.3进程操作76
3.3.1进程创建76
3.3.2进程终止79
3.4进程间通信81
3.5共享内存系统的IPC82
3.6消息传递系统的IPC83
3.6.1命名84
3.6.2同步85
3.6.3缓冲85
3.7IPC系统示例86
3.7.1POSIX共享内存86
3.7.2Mach消息传递88
3.7.3Windows90
3.7.4管道91
3.8客户机-服务器系统中的通信
95
3.8.1套接字95
3.8.2远程过程调用97
3.9本章小结99
3.10推荐读物100
3.11参考文献100
3.12练习100
3.13习题101
3.14编程题104
3.15编程项目106
第4章线程与并发113
4.1概述113
4.1.1动机113
4.1.2优点114
4.2多核编程115
4.2.1编程挑战115
4.2.2并行的类型116
4.3多线程模型117
4.3.1多对一模型117
4.3.2一对一模型117
4.3.3多对多模型117
4.4线程库118
4.4.1Pthreads119
4.4.2Windows线程120
4.4.3Java线程121
4.5隐式线程124
4.5.1线程池124
4.5.2复刻加入126
4.5.3OpenMP128
4.5.4大中央调度129
4.5.5Intel线程构建模块130
4.6多线程问题131
4.6.1系统调用fork()和
exec()131
4.6.2信号处理131
4.6.3线程撤销132
4.6.4线程本地存储133
4.6.5调度程序激活134
4.7操作系统示例135
4.7.1Windows线程135
4.7.2Linux线程135
4.8本章小结136
4.9推荐读物137
4.10参考文献137
4.11练习137
4.12习题137
4.13编程题139
4.14编程项目141
第5章CPU调度143
5.1基本概念143
5.1.1CPU-I/O突发周期143
5.1.2CPU调度程序144
5.1.3抢占式和非抢占式调度144
5.1.4分派程序145
5.2调度准则146
5.3调度算法146
5.3.1先到先服务调度146
5.3.2短作业优先调度147
5.3.3轮转调度149
5.3.4优先级调度150
5.3.5多级队列调度151
5.3.6多级反馈队列调度152
5.4线程调度153
5.4.1竞争范围153
5.4.2Pthreads调度153
5.5多处理器调度155
5.5.1多处理器调度的方法155
5.5.2多核处理器156
5.5.3负载平衡158
5.5.4处理器亲和性158
5.5.5异构多处理159
5.6实时CPU调度159
5.6.1小化延迟159
5.6.2基于优先级的调度160
5.6.3单调速率调度161
5.6.4早截止期限优先调度162
5.6.5比例分享调度163
5.6.6POSIX实时调度163
5.7操作系统示例165
5.7.1示例：Linux调度165
5.7.2示例：Windows调度167
5.7.3示例：Solaris调度169
5.8算法评估170
5.8.1确定性模型171
5.8.2排队模型171
5.8.3仿真172
5.8.4实现172
5.9本章小结173
5.10推荐读物174
5.11参考文献174
5.12练习175
5.13习题176
5.14编程项目178
第三部分进程同步
第6章同步工具182
6.1背景182
6.2临界区问题183
6.3Peterson解决方案185
6.4硬件同步支持186
6.4.1内存屏障186
6.4.2硬件指令187
6.4.3原子变量189
6.5互斥锁189
6.6信号量191
6.6.1信号量的使用191
6.6.2信号量的实现191
6.7管程193
6.7.1管程的使用194
6.7.2采用信号量的管程实现195
6.7.3管程内的进程重启196
6.8活性196
6.8.1死锁197
6.8.2优先级反转197
6.9评估198
6.10本章小结199
6.11推荐读物199
6.12参考文献200
6.13练习200
6.14习题200
6.15编程题205
第7章同步案例207
7.1经典同步问题207
7.1.1有界缓冲区问题207
7.1.2读者-作者问题207
7.1.3哲学家就餐问题209
7.2内核的同步211
7.2.1Windows的同步211
7.2.2Linux的同步212
7.3POSIX的同步213
7.3.1POSIX 互斥锁213
7.3.2POSIX信号量213
7.3.3POSIX条件变量214
7.4Java的同步215
7.4.1Java管程215
7.4.2重入锁218
7.4.3信号量218
7.4.4条件变量219
7.5其他方法220
7.5.1事务内存220
7.5.2OpenMP221
7.5.3函数式编程语言222
7.6本章小结222
7.7推荐读物222
7.8参考文献222
7.9练习223
7.10习题223
7.11编程题223
7.12编程项目224
第8章死锁230
8.1系统模型230
8.2多线程应用程序的死锁231
8.3死锁特点233
8.3.1必要条件233
8.3.2资源分配图233
8.4死锁处理方法235
8.5死锁预防235
8.5.1互斥235
8.5.2占有并等待236
8.5.3非抢占236
8.5.4 循环等待236
8.6死锁避免238
8.6.1 安全状态238
8.6.2资源分配图算法239
8.6.3银行家算法239
8.7死锁检测241
8.7.1每种资源类型只有单个
实例241
8.7.2每种资源类型可有多个
实例242
8.7.3检测算法的使用243
8.8死锁恢复244
8.8.1进程与线程的中止244
8.8.2资源抢占244
8.9本章小结245
8.10推荐读物245
8.11参考文献245
8.12练习245
8.13习题247
8.14编程题249
8.15编程项目249
第四部分内存管理
第9章内存252
9.1背景252
9.1.1基本硬件252
9.1.2地址绑定253
9.1.3逻辑地址空间与物理地址
空间254
9.1.4动态加载255
9.1.5动态链接与共享库255
9.2连续内存分配256
9.2.1内存保护256
9.2.2内存分配257
9.2.3碎片257
9.3分页258
9.3.1基本方法258
9.3.2硬件支持261
9.3.3保护263
9.3.4共享页263
9.4页表结构264
9.4.1分层分页264
9.4.2哈希页表265
9.4.3倒置页表266
9.4.4Oracle SPARC Solaris267
9.5交换267
9.5.1标准交换267
9.5.2采用分页的交换267
9.5.3移动系统的交换268
9.6示例：Intel 32位与64位体系
结构268
9.6.1IA-32架构269
9.6.2x86-64270
9.7示例：ARMv8架构271
9.8本章小结272
9.9推荐读物272
9.10参考文献273
9.11练习273
9.12习题274
9.13编程题275
9.14编程项目275
第10章虚拟内存277
10.1背景277
10.2请求调页279
10.2.1基本概念279
10.2.2空闲帧列表281
10.2.3请求调页的性能282
10.3写时复制283
10.4页面置换284
10.4.1基本页面置换285
10.4.2FIFO页面置换287
10.4.3优页面置换288
10.4.4LRU页面置换288
10.4.5近似LRU页面置换290
10.4.6基于计数的页面置换291
10.4.7页面缓冲算法292
10.4.8应用程序与页面置换292
10.5帧分配292
10.5.1帧的小数293
10.5.2分配算法293
10.5.3全局分配与局部分配294
10.5.4非均匀内存访问295
10.6抖动296
10.6.1抖动的原因296
10.6.2工作集模型297
10.6.3缺页错误频率299
10.6.4当前做法300
10.7内存压缩300
10.8分配内核内存301
10.8.1伙伴系统301
10.8.2slab分配302
10.9其他考虑因素303
10.9.1预调页面303
10.9.2页面大小304
10.9.3TLB范围304
10.9.4倒置页表305
10.9.5程序结构305
10.9.6I/O联锁与页面锁定306
10.10操作系统示例307
10.10.1Linux307
10.10.2Windows308
10.10.3Solaris308
10.11本章小结309
10.12推荐读物310
10.13参考文献310
10.14练习310
10.15习题312
10.16编程题316
10.17编程项目316
第五部分存储管理
第11章大容量存储320
11.1大容量存储结构概述320
11.1.1硬盘驱动器320
11.1.2非易失性存储设备321
11.1.3易失性存储器323
11.1.4二级存储连接方法324
11.1.5地址映射324
11.2HDD调度325
11.2.1FCFS调度325
11.2.2SCAN调度326
11.2.3C-SCAN调度326
11.2.4磁盘调度算法的选择326
11.3NVM调度327
11.4错误检测和纠正328
11.5存储设备管理328
11.5.1驱动器格式化、分区与卷
328
11.5.2引导块330
11.5.3坏块330
11.6交换空间管理331
11.6.1交换空间的使用331
11.6.2交换空间位置332
11.6.3交换空间管理的示例332
11.7存储连接333
11.7.1主机连接存储333
11.7.2网络连接存储333
11.7.3云存储333
11.7.4存储区域网络与存储
阵列334
11.8RAID结构335
11.8.1通过冗余提高可靠性335
11.8.2通过并行处理提高
性能336
11.8.3RAID级别336
11.8.4RAID级别的选择339
11.8.5扩展340
11.8.6RAID的问题340
11.8.7对象存储341
11.9本章小结342
11.10推荐读物342
11.11参考文献343
11.12练习343
11.13习题344
11.14编程题345
第12章I/O系统346
12.1概述346
12.2I/O硬件346
12.2.1内存映射I/O347
12.2.2轮询348
12.2