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图书基本信息 | |||
图书名称 | 操作系统导论 | 作者 | 雷姆兹·H.阿帕希杜塞尔(,Remzi,H.,Arpaci- |
定价 | 99.00元 | 出版社 | 人民邮电出版社 |
ISBN | 9787115508232 | 出版日期 | 2019-06-01 |
字数 | 页码 | 482 | |
版次 | 装帧 | 平装 | |
开本 | 16开 | 商品重量 |
内容提要 | |
这是一本关于现代操作系统的书。全书围绕虚拟化、并发和持久性这3个主要概念展开,介绍了所有现代系统的主要组件(包括调度、虚拟内存管理、磁盘和I/O子系统、文件系统 )。 n 本书共50章,分为3个部分,分别讲述虚拟化、并发和持久性的相关内容。本书大部分章节均先提出特定的问题,然后通过书中介绍的技术、算法和思想来解决这些问题。笔者以对话形式引入所介绍的主题概念,行文诙谐幽默却又鞭辟入里,力求帮助读者理解操作系统中虚拟化、并发和持久性的原理。 n 本书内容全面,并给出了真实可运行的代码(而非伪代码),还提供了相应的练习,适合高等院校相关专业教师教学和高校学生自学。 |
目录 | |
第 1章 关于本书的对话 1 n 第 2章 操作系统介绍 3 n 2.1 虚拟化CPU 4 n 2.2 虚拟化内存 6 n 2.3 并发 7 n 2.4 持久性 9 n 2.5 设计目标 11 n 2.6 简单历史 12 n 2.7 小结 15 n 参考资料 15 n n 第 1部分 虚拟化 n n 第3章 关于虚拟化的对话 18 n 第4章 抽象:进程 19 n 4.1 抽象:进程 20 n 4.2 进程API 20 n 4.3 进程创建:更多细节 21 n 4.4 进程状态 22 n 4.5 数据结构 24 n 4.6 小结 25 n 参考资料 25 n 作业 26 n 问题 26 n 第5章 插叙:进程API 28 n 5.1 fork系统调用 28 n 5.2 wait系统调用 29 n 5.3 后是exec系统调用 30 n 5.4 为什么这样设计API 32 n 5.5 其他API 34 n 5.6 小结 34 n 参考资料 34 n 作业(编码) 35 n 问题 35 n 第6章 机制:受限直接执行 37 n 6.1 基本技巧:受限直接执行 37 n 6.2 问题1:受限制的操作 38 n 6.3 问题2:在进程之间切换 40 n 6.4 担心并发 44 n 6.5 小结 45 n 参考资料 45 n 作业(测量) 47 n 第7章 进程调度:介绍 48 n 7.1 工作负载假设 48 n 7.2 调度指标 49 n 7.3 先进先出(FIFO) 49 n 7.4 短任务优先(SJF) 50 n 7.5 短完成时间优先(STCF) 51 n 7.6 新度量指标:响应时间 52 n 7.7 轮转 52 n 7.8 结合I/O 54 n 7.9 无法预知 54 n 7.10 小结 55 n 参考资料 55 n 作业 56 n 问题 56 n 第8章 调度:多级反馈队列 57 n 8.1 MLFQ:基本规则 57 n 8.2 尝试 #1:如何改变优先级 58 n 8.3 尝试 #2:提升优先级 60 n 8.4 尝试 #3:更好的计时方式 61 n 8.5 MLFQ调优及其他问题 61 n 8.6 MLFQ:小结 62 n 参考资料 63 n 作业 64 n 问题 64 n 第9章 调度:比例份额 65 n 9.1 基本概念:彩票数表示份额 65 n 9.2 彩票机制 66 n 9.3 实现 67 n 9.4 一个例子 68 n 9.5 如何分配彩票 68 n 9.6 为什么不是确定的 69 n 9.7 小结 70 n 参考资料 70 n 作业 71 n 问题 71 n 第 10章 多处理器调度(高级) 73 n 10.1 背景:多处理器架构 73 n 10.2 别忘了同步 75 n 10.3 后一个问题:缓存亲和度 76 n 10.4 单队列调度 76 n 10.5 多队列调度 77 n 10.6 Linux 多处理器调度 79 n 10.7 小结 79 n 参考资料 79 n 第 11章 关于CPU虚拟化的总结对话 81 n 第 12章 关于内存虚拟化的对话 83 n 第 13章 抽象:地址空间 85 n 13.1 早期系统 85 n 13.2 多道程序和时分共享 85 n 13.3 地址空间 86 n 13.4 目标 87 n 13.5 小结 89 n 参考资料 89 n 第 14章 插叙:内存操作API 91 n 14.1 内存类型 91 n 14.2 malloc调用 92 n 14.3 free调用 93 n 14.4 常见错误 93 n 14.5 底层操作系统支持 96 n 14.6 其他调用 97 n 14.7 小结 97 n 参考资料 97 n 作业(编码) 98 n 问题 98 n 第 15章 机制:地址转换 100 n 15.1 假设 101 n 15.2 一个例子 101 n 15.3 动态(基于硬件)重定位 103 n 15.4 硬件支持:总结 105 n 15.5 操作系统的问题 105 n 15.6 小结 108 n 参考资料 109 n 作业 110 n 问题 110 n 第 16章 分段 111 n 16.1 分段:泛化的基址/界限 111 n 16.2 我们引用哪个段 113 n 16.3 栈怎么办 114 n 16.4 支持共享 114 n 16.5 细粒度与粗粒度的分段 115 n 16.6 操作系统支持 115 n 16.7 小结 117 n 参考资料 117 n 作业 118 n 问题 119 n 第 17章 空闲空间管理 120 n 17.1 假设 120 n 17.2 底层机制 121 n 17.3 基本策略 126 n 17.4 其他方式 128 n 17.5 小结 130 n 参考资料 130 n 作业 131 n 问题 131 n 第 18章 分页:介绍 132 n 18.1 一个简单例子 132 n 18.2 页表存在哪里 134 n 18.3 列表中究竟有什么 135 n 18.4 分页:也很慢 136 n 18.5 内存追踪 137 n 18.6 小结 139 n 参考资料 139 n 作业 140 n 问题 140 n 第 19章 分页:快速地址转换(TLB) 142 n 19.1 TLB的基本算法 142 n 19.2 示例:访问数组 143 n 19.3 谁来处理TLB未命中 145 n 19.4 TLB的内容 146 n 19.5 上下文切换时对TLB的处理 147 n 19.6 TLB替换策略 149 n 19.7 实际系统的TLB表项 149 n 19.8 小结 150 n 参考资料 151 n 作业(测量) 152 n 问题 153 n 第 20章 分页:较小的表 154 n 20.1 简单的解决方案:更大的页 154 n 20.2 混合方法:分页和分段 155 n 20.3 多级页表 157 n 20.4 反向页表 162 n 20.5 将页表交换到磁盘 163 n 20.6 小结 163 n 参考资料 163 n 作业 164 n 问题 164 n 第 21章 物理内存:机制 165 n 21.1 交换空间 165 n 21.2 存在位 166 n 21.3 页错误 167 n 21.4 内存满了怎么办 168 n 21.5 页错误处理流程 168 n 21.6 交换何时真正发生 169 n 21.7 小结 170 n 参考资料 171 n 第 22章 物理内存:策略 172 n 22.1 缓存管理 172 n 22.2 替换策略 173 n 22.3 简单策略:FIFO 175 n 22.4 另一简单策略: 176 n 22.5 利用历史数据:LRU 177 n 22.6 工作负载示例 178 n 22.7 实现基于历史信息的算法 180 n 22.8 近似LRU 181 n 22.9 考虑脏页 182 n 22.10 其他虚拟内存策略 182 n 22.11 抖动 183 n 22.12 小结 183 n 参考资料 183 n 作业 185 n 问题 185 n 第 23章 VAX/VMS虚拟内存系统 186 n 23.1 背景 186 n 23.2 内存管理硬件 186 n 23.3 一个真实的地址空间 187 n 23.4 页替换 189 n 23.5 其他漂亮的虚拟内存技巧 190 n 23.6 小结 191 n 参考资料 191 n 第 24章 内存虚拟化总结对话 193 n n 第 2部分 并发 n n 第 25章 关于并发的对话 196 n 第 26章 并发:介绍 198 n 26.1 实例:线程创建 199 n 26.2 为什么更糟糕:共享数据 201 n 26.3 核心问题:不可控的调度 203 n 26.4 原子性愿望 205 n 26.5 还有一个问题:等待另一个 n 线程 206 n 26.6 小结:为什么操作系统课要研究 n 并发 207 n 参考资料 207 n 作业 208 n 问题 208 n 第 27章 插叙:线程API 210 n 27.1 线程创建 210 n 27.2 线程完成 211 n 27.3 锁 214 n 27.4 条件变量 215 n 27.5 编译和运行 217 n 27.6 小结 217 n 参考资料 218 n 第 28章 锁 219 n 28.1 锁的基本思想 219 n 28.2 Pthread锁 220 n 28.3 实现一个锁 220 n 28.4 评价锁 220 n 28.5 控制中断 221 n 28.6 测试并设置指令(原子交换) 222 n 28.7 实现可用的自旋锁 223 n 28.8 评价自旋锁 225 n 28.9 比较并交换 225 n 28.10 链接的加载和条件式存储指令 226 n 28.11 获取并增加 228 n 28.12 自旋过多:怎么办 229 n 28.13 简单方法:让出来吧,宝贝 229 n 28.14 使用队列:休眠替代自旋 230 n 28.15 不同操作系统,不同实现 232 n 28.16 两阶段锁 233 n 28.17 小结 233 n 参考资料 233 n 作业 235 n 问题 235 n 第 29章 基于锁的并发数据结构 237 n 29.1 并发计数器 237 n 29.2 并发链表 241 n 29.3 并发队列 244 n 29.4 并发散列表 245 n 29.5 小结 246 n 参考资料 247 n 第30章 条件变量 249 n 30.1 定义和程序 250 n 30.2 生产者/消费者(有界缓冲区) n 问题 252 n 30.3 覆盖条件 260 n 30.4 小结 261 n 参考资料 261 n 第31章 信号量 263 n 31.1 信号量的定义 263 n 31.2 二值信号量(锁) 264 n 31.3 信号量用作条件变量 266 n 31.4 生产者/消费者(有界缓冲区) n 问题 268 n 31.5 读者—写者锁 271 n 31.6 哲学家就餐问题 273 n 31.7 如何实现信号量 275 n 31.8 小结 276 n 参考资料 276 n 第32章 常见并发问题 279 n 32.1 有哪些类型的缺陷 279 n 32.2 非死锁缺陷 280 n 32.3 死锁缺陷 282 n 32.4 小结 288 n 参考资料 289 n 第33章 基于事件的并发(进阶) 291 n 33.1 基本想法:事件循环 291 n 33.2 重要API:select(或poll) 292 n 33.3 使用select 293 n 33.4 为何更简单?无须锁 294 n 33.5 一个问题:阻塞系统调用 294 n 33.6 解决方案:异步I/O 294 n 33.7 另一个问题:状态管理 296 n 33.8 什么事情仍然很难 297 n 33.9 小结 298 n 参考资料 298 n 第34章 并发的总结对话 300 n n 第3部分 持久性 n n 第35章 关于持久性的对话 302 n 第36章 I/O设备 303 n 36.1 系统架构 303 n 36.2 标准设备 304 n 36.3 标准协议 304 n 36.4 利用中断减少CPU开销 305 n 36.5 利用DMA进行更高效的数据 n 传送 306 n 36.6 设备交互的方法 307 n 36.7 纳入操作系统:设备驱动程序 307 n 36.8 案例研究:简单的IDE磁盘驱动 n 程序 309 n 36.9 历史记录 311 n 36.10 小结 311 n 参考资料 312 n 第37章 磁盘驱动器 314 n 37.1 接口 314 n 37.2 基本几何形状 314 n 37.3 简单的磁盘驱动器 315 n 37.4 I/O时间:用数学 318 n 37.5 磁盘调度 320 n 37.6 小结 323 n 参考资料 323 n 作业 324 n 问题 324 n 第38章 廉价冗余磁盘阵列(RAID) 326 n 38.1 接口和RAID内部 327 n 38.2 故障模型 327 n 38.3 如何评估RAID 328 n 38.4 RAID 0级:条带化 328 n 38.5 RAID 1级:镜像 331 n 38.6 RAID 4级:通过奇偶校验节省 n 空间 333 n 38.7 RAID 5级:旋转奇偶校验 336 n 38.8 RAID比较:总结 337 n 38.9 其他有趣的RAID问题 338 n 38.10 小结 338 n 参考资料 339 n 作业 340 n 问题 340 n 第39章 插叙:文件和目录 342 n 39.1 文件和目录 342 n 39.2 文件系统接口 343 n 39.3 创建文件 343 n 39.4 读写文件 344 n 39.5 读取和写入,但不按顺序 346 n 39.6 用fsync立即写入 346 n 39.7 文件重命名 347 n 39.8 获取文件信息 348 n 39.9 删除文件 349 n 39.10 创建目录 349 n 39.11 读取目录 350 n 39.12 删除目录 351 n 39.13 硬链接 351 n 39.14 符号链接 353 n 39.15 创建并挂载文件系统 354 n 39.16 总结 355 n 参考资料 355 n 作业 356 n 问题 356 n 第40章 文件系统实现 357 n 40.1 思考方式 357 n 40.2 整体组织 358 n 40.3 文件组织:inode 359 n 40.4 目录组织 363 n 40.5 空闲空间管理 364 n 40.6 访问路径:读取和写入 364 n 40.7 缓存和缓冲 367 n 40.8 小结 369 n 参考资料 369 n 作业 370 n 问题 371 n 第41章 局部性和快速文件系统 372 n 41.1 问题:性能不佳 372 n 41.2 FFS:磁盘意识是解决方案 373 n 41.3 组织结构:柱面组 373 n 41.4 策略:如何分配文件和目录 374 n 41.5 测量文件的局部性 375 n 41.6 大文件例外 376 n 41.7 关于FFS的其他几件事 377 n 41.8 小结 378 n 参考资料 378 n 第42章 崩溃一致性:FSCK和日志 380 n 42.1 一个详细的例子 380 n 42.2 解决方案#1:文件系统检查 n 程序 383 n 42.3 解决方案#2:日志 n (或预写日志) 384 n 42.4 解决方案#3:其他方法 392 n 42.5 小结 393 n 参考资料 393 n 第43章 日志结构文件系统 395 n 43.1 按顺序写入磁盘 396 n 43.2 顺序而高效地写入 396 n 43.3 要缓冲多少 397 n 43.4 问题:查找inode 398 n 43.5 通过间接解决方案:inode映射 398 n 43.6 检查点区域 399 n 43.7 从磁盘读取文件:回顾 400 n 43.8 目录如何 400 n 43.9 一个新问题:垃圾收集 401 n 43.10 确定块的死活 402 n 43.11 策略问题:要清理哪些块, n 何时清理 403 n 43.12 崩溃恢复和日志 403 n 43.13 小结 404 n 参考资料 404 n 第44章 数据完整性和保护 407 n 44.1 磁盘故障模式 407 n 44.2 处理潜在的扇区错误 409 n 44.3 检测讹误:校验和 409 n 44.4 使用校验和 412 n 44.5 一个新问题:错误的写入 412 n 44.6 后一个问题:丢失的写入 413 n 44.7 擦净 413 n 44.8 校验和的开销 414 n 44.9 小结 414 n 参考资料 414 n 第45章 关于持久的总结对话 417 n 第46章 关于分布式的对话 418 n 第47章 分布式系统 419 n 47.1 通信基础 420 n 47.2 不可靠的通信层 420 n 47.3 可靠的通信层 422 n 47.4 通信抽象 424 n 47.5 远程过程调用(RPC) 425 n 47.6 小结 428 n 参考资料 429 n 第48章 Sun的网络文件系统(NFS) 430 n 48.1 基本分布式文件系统 430 n 48.2 交出NFS 431 n 48.3 关注点:简单快速的服务器崩溃 n 恢复 431 n 48.4 快速崩溃恢复的关键:无状态 432 n 48.5 NFSv2协议 433 n 48.6 从协议到分布式文件系统 434 n 48.7 利用幂等操作处理服务器故障 435 n 48.8 提高性能:客户端缓存 437 n 48.9 缓存一致性问题 437 n 48.10 评估NFS的缓存一致性 439 n 48.11 服务器端写缓冲的隐含意义 439 n 48.12 小结 440 n 参考资料 440 n 第49章 Andrew文件系统(AFS) 442 n 49.1 AFS版本1 442 n 49.2 版本1的问题 443 n 49.3 改进协议 444 n 49.4 AFS版本2 444 n 49.5 缓存一致性 446 n 49.6 崩溃恢复 447 n 49.7 AFSv2的扩展性和性能 448 n 49.8 AFS:其他改进 450 n 49.9 小结 450 n 参考资料 451 n 作业 452 n 问题 452 n 第50章 关于分布式的总结对话 453 n 附录A 关于虚拟机监视器的对话 454 n 附录B 虚拟机监视器 455 n 附录C 关于监视器的对话 466 n 附录D 关于实验室的对话 467 n 附录E 实验室:指南 468 n 附录F 实验室:系统项目 478 n 附录G 实验室:xv6项目 480 |
作者介绍 | |
雷姆兹·H.阿帕希杜塞尔(Remzi H.Arpaci-Dusseau)和安德莉亚·C.阿帕希杜塞尔 n (Andrea C.Arpaci-Dusseau)夫妇是美国威斯康星大学计算机科学教授。二人都从事计算机操作系统方面的教学和研究。 |
编辑推荐 | |
本书围绕虚拟化、并发和持久性这三个主要概念展开,介绍了所有现代系统的主要组件(包括调度、虚拟内存管理、磁盘和I/O子系统、文件系统)。全书共50章,分为3个部分,分别讲述虚拟化、并发和持久性的相关内容。作者以对话形式引入所介绍的主题概念,行文诙谐幽默却又鞭辟入里,力求帮助读者理解操作系统中虚拟化、并发和持久性的原理。 n 本书内容全面,并给出了真实可运行的代码(而非伪代码),还提供了相应的练习,很适合高等院校相关专业的教师开展教学和高校学生进行自学。 n n 本书具有以下特色: n ● 主题突出,紧紧围绕操作系统的三大主题元素——虚拟化、并发和持久性。 n ● 以对话的方式引入背景,提出问题,进而阐释原理,启发动手实践。 n ● 包含众多“补充”和“提示”,拓展读者知识面,增加趣味性。 n ● 使用真实代码而不是伪代码,让读者更加深入透彻地了解操作系统。 n ● 提供作业、模拟和项目等众多学习方式,鼓励读者动手实践。 n ● 为教师提供教学辅助资源。 n n 本书为教师提供如下教学辅助资源: n ● 教学PPT和听课笔记。 n ● 考试题和参考答案。 n ● 讨论题和作业。 n ● 项目说明和指导。 n n 如果您是教师,希望获得教学配套资源,请发邮件到contact@epubit..申请。 |