微内核OS结构
基本概念：
- 足够小的内核
- 基于客服/服务器模式
- 应用“机制与策略分离”原理
- 采用面向对象技术
基本功能：
- 进程（线程）管理
- 低级存储器管理
- 中断和陷入处理
进程
程序并发执行时的特征：
- 间断性
- 失去封闭性
- 不可再现性
进程的特征：
- 动态性
- 并发性
- 独立性
- 异步性
进程状态：
- 就绪 -> 执行
- 执行 -> 就绪、阻塞、终止
- 阻塞 -> 就绪
- 创建 -> 就绪
- 终止
操作系统内核：
- 支撑功能：中断处理、时钟管理、原语操作
- 资源管理功能：进程管理、存储器管理、设备管理
同步机制应遵循的规则：
- 空闲让进
- 忙则等待
- 有限等待
- 让权等待
进程通信
- 共享存储器（内存）系统（Shared-Memory System）
- 管道，共享pipe文件，互斥读写，半双工
- 消息传递系统/消息队列。直接通信、间接通信
- client-server通信。socket、rp
线程与进程的比较
- 调度的基本单位
- 并发性
- 拥有资源
- 独立性
- 系统开销
线程的实现
- 内核支持线程KST (Kernel Supported Thread)
- 用户级线程ULT (User Level Thread)
调度算法：
- 先来先服务FCFS
- 短作业优先SJF
- 优先级PSA
- 高相应比HRRN (等待时间+要求服务时间)/要求服务时间
调度方式：
- 抢占式
- 非抢占式 优先权、短进程、时间片
轮转调度
- 根据FCFS进行时间片轮转
- 优先级，静态、动态
- 多级队列 ，多个队列不同调度算法
- 多级反馈队列，优先级越高时间片越短
公平调度：根据获得CPU时间的比率、根据用户数
实时系统调度算法
- 非抢占性：轮转，优先级排序 抢占性：基于时钟中断、立即抢占
- 最早截止时间优先EDF算法
- 最低松弛度优先LLF
- 优先级倒置的解决办法：优先级继承
死锁的原因
- 竞争不可抢占性资源引起死锁
- 竞争可消耗资源引起死锁
- 进程推进顺序不当引起死锁
死锁的条件
- 互斥条件
- 请求与保持
- 不可抢占
- 循环等待
处理死锁的方法
- 死锁预防：破坏一个或多个条件、一次性或逐步分配释放资源
- 死锁避免：银行家算法（贪心）
- 死锁检测：资源分配图（拓扑排序？）
- 死锁解除：终止所有进程、逐个终止进程、最小代价
分页储存管理
- 页面、页面大小（1～8KB）
- 页表 逻辑位置到物理位置的映射，控制位
- 地址变换机构 页表寄存器、快表
- 两级和多级页表
- 反置页表
分段存储管理方式
- 方便编程
- 信息共享
- 信息保护
- 动态增长
- 动态链接
段页式
虚拟存储器
局部性：时间局部性、空间局部性
特征：多次性、对换性，虚拟性
请求页表机制：
- 状态位P： 是否已经调入内存
- 访问字段A：记录一段时间内的访问次数
- 修改位M：调入内存后是否被修改过
- 外存地址：此页在外存上的地址
缺页中断
页面调入策略：
- 何时：预调页策略、请求调页策略
- 何地：足够空间的对换区Swap空间、未被修改直接换出修改过的进入swap、unix方式为运行的在文件区运行过的在对换区
页面置换算法：
- 最佳Optimal（无法实现）
- 先进先出FIFO
- LRU
- LFU
- Clock算法、改进Clock （循环遍历，未被访问则换出，改进后根据访问位A和修改位M分四类，都为0则为最佳，都为1则为最不佳）
- 页面缓冲PBA
抖动：页面反复换进换出
中断
中断和陷入：中断来自CPU外部、陷入来自CPU内部
中断向量表（函数偏移表）、中断优先级
对多中断源的处理方式：屏蔽中断、嵌套中断
中断处理程序：
- 测定是否有未响应的中断信号
- 保护被中断进程的CPU状态（所有CPU寄存器的内容）
- 转入相应的设备处理程序
- 中断处理
- 恢复CPU现场并退出中断
使用中断的可编程I/O
假脱机技术（预先把数据读出来）、SPOOLing技术
缓冲：单缓冲（互斥）、双缓冲、环形缓冲
磁盘
磁道、扇区（数据、控制字段、gap间隔）
磁盘调度算法：
- 先来先服务FCFS
- 最短寻道时间优先SSTF（离当前磁道最近的，可能导致饥饿）
- 扫描算法SCAN（像电梯一样往一个方向扫）
- 循环扫描算法CSCAN （来回扫）
磁臂沾着：某进程反复请求对某一次到的I/O操作，从而垄断整个磁盘设备
解决的算法：
- NStepSCAN算法（多个队列，当前正在扫描的队列和其他扫描的队列）
- FSCAN（两个队列、当前和下一轮）
文件管理
索引文件：