2015-03-13

dia"OS"i

注：本文主要基于CentOS 7.0来理解操作系统，想深入理解OS，推荐阅读《鸟哥的私房菜——基础学习篇》、《30天自制操作系统》

穷玩车，富玩表，屌丝玩电脑。

这个电脑可以理解成操作系统，

而且不严谨地说，每个人接触的第一个电脑程序就是操作系统。

我印象中接触的第一个操作系统是windows98，那时也就七八岁，当时对98的认识就是可以打单机游戏，时间太过久远，现在能记得的只有超级马里奥了。后来，发现邻居家的电脑开机画面上的数字已经由98变成了2000，伴随着的是，电脑可以打开一个窗口，然后向其中输入一串神奇的数字4399就可以打游戏了，其中射击类型为主。

再后来就进入到了window xp时代，我与很多人一样对xp有着好感，因为自己从xp才真正开始了解电脑，而且使用这个系统将近9年。xp公认是一个非常优秀的桌面操作系统，在它身上我度过了那少年时代。而可悲的是，把大部分时间花在了游戏上。

高中时代，我除了周末与节假日几乎很少碰电脑，因此兴趣自然而然的转移到了手机上，因为手机这个东西24h可以接触，对于最早接触的MTK的山寨机我们很难将其定义为操作系统，我真正地接触手机端的操作系统第一个还是Symbian，从塞班系统我开始认识到原来手机就是micro computer。

那段时间，我对操作系统开始很痴迷，我发现原来不止symbian，我开始了解到Andriod ，ios ，bbos，wp，并对每个系统大体上有了些许了解，例如安卓的开放，ios的封闭，bbos的安全与企业级功能，wp可怜的用户数量。

从那时开始，我才发现操作系统是这样的多元化，当时我便产生了一个疑问，为什么移动终端上的OS这么多元化，那么PC端，每次开机画面都是醒目的windows的logo，难道电脑端只有这一种操作系统，why？后来我才从互联网上了解到mac，发现了mac上运行的便不是windows，而是mac os x ，但是当时对这个也是一知半解。即使当时了解到安卓是源于linux的，但对于linux是什么东西也不懂。

就这样带着很多疑惑来到了大学，我期待着了解更多关于操作系统的知识。

2014年寒假期间，痴迷于系统的安装绘制的系统安装网络图

来到大学后，我通过各种信息源去了解操作系统。此时我认识到，操作系统衔接着软硬件，处于硬件与软件的中间位置，意义可见一斑。对于操作系统的功能，难以一言以蔽之。可以理解成一个管家，处理着计算机所有内部大大小小的事务，有些看得见，有些看不见，终极目的就是为我们——使用者来服务。

站在学科的角度，操作系统主要功能模块有以下这些：

• 文件系统
• 内存管理
• 进程管理
  • 进程与线程
  • 进程间通信
  • 死锁
• 网络通信
  • ​

在下面具体的介绍中，文件系统站在Linux文件系统与HDFS的角度，内存管理与管理站在JVM的角度，网络通信站在web数据传输的角度。

内核（Kernel）

内核主要作用是运行程序和管理硬件。

内核包括几个主要部分：进程管理、内存管理、硬件设备驱动、文件系统驱动、网络管理和其他一些部分。

内核最重要的部分是内存管理和进程管理。

文件系统（File system）

计算机的文件系统是一种存储和组织计算机数据的方法，它使得对其存取和查找变得容易，文件系统使用文件和树形目录的抽象逻辑概念代替了硬盘和光盘等物理设备使用数据块的概念，用户使用文件系统来保存数据不必关心数据实际保存在硬盘（或者光盘）的地址为多少的数据块上，只需要记住这个文件的所属目录和文件名。

文件系统是一套实现了数据的存储、分级组织、存取和获取等操作的抽象数据类型（Abstract data type）。

内存管理（Memory management）

以java内存模型为例

进程管理（Processing management）

进程定义

一个进程包括由操作系统分配的内存空间，是系统进行资源分配的独立单位，每个进程拥有自己的一套变量。其往往包括一个或多个线程。一个进程一直运行，直到所有的非守候线程都结束运行后才能结束。

进程的五大状态

• 新生（new）：行程新产生中
• 执行（running）：正在执行
• 等待（waiting）：等待某事发生，例如等待使用者输入完成。亦称“阻塞”（blocked）
• 就绪（ready）：排队中，等待CPU
• 结束（terminated）：完成执行

进程与线程

• 进程：正在运行的程序，是系统进行资源分配的独立单位
• 线程：进程的执行路径，调度和执行的单位，单个路径单线程，多个路径多线程

本质区别：每个进程拥有自己的一套变量，而线程只是共享数据。

多进程的意义：提高CPU的使用率

多线程的意义：提高应用程序的效率

进程间通信

1. 管道
   管道一般用于两个具有亲缘关系的不同进程之间的通信。当一个进程创建一个管道，并调用fork创建自己的一个子进程后，父进程关闭读管道端，子进程关闭写管道端，这样 提供了两个进程之间数据流动的一种方式。管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
2. 信号量（semophore）——信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。不是用于交换大批数据，而用于多进程之间的同步（协调对共享存储段的存取）。
3. 消息队列（message queue）——UNIX下不同进程之间可实现共享资源的一种机制；UNIX允许不同进程将格式化的数据流以消息形式发送给任意进程。对消息队列具有操作权限的进程都可以使用msget完成对消息队列的操作控制。通过使用消息类型，进程可以按任何顺序读消息，或为消息安排优先级顺序。
4. 共享内存（shared memory）——共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号量，配合使用，来实现进程间的同步和通信。

Tips

centos7使用ps命令可以查看当前系统正在执行的进程。

网络通讯（Networking）

• TCP/IP等传输层协议
• Http、Https等应用层协议
• Socket等接口

安全机制（Security）

驱动程序（Device drivers）

用户界面（User interface）

使用工具

分为三类：

1. 编辑器：用于编辑文件。
2. 过滤器：用于接收数据并过滤数据。
3. 交互程序：允许用户发送信息或接收来自其他用户的信息。

Linux上的过滤器主要有ed、ex、Vi、Emacs。ed和ex是行编辑器，vi和Emacs是全屏幕编辑器。

怎么样，有没有觉得OS——Oh,So cool!

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