操作系统教程

第1部分 原 理 篇
第1章 操作系统概论 3
1.1 什么是操作系统 3
1.2 操作系统的发展历史 4
1.2.1 早期的计算机和人工操作方式 4
1.2.2 脱机输入／输出和批处理系统 5
1.2.3 缓冲、中断和DMA技术 6
1.2.4 SPOOLING 7
1.2.5 多道程序设计 7
1.3 现代操作系统类型 8
1.3.1 分时系统 8
1.3.2 实时操作系统 10
1.3.3 微机操作系统 10
1.3.4 多处理机、分布式和网络操作系统 11
1.4 操作系统的概念、
1.4 特征和功能 12
1.4.1 作业和进程 12
1.4.2 操作系统的特征 13
1.4.3 操作系统的功能 14
1.5 UNIX操作系统概述 16
1.5.1 UNIX系统历史 16
1.5.2 UNIX系统特点 17
1.5.3 UNIX系统基本结构 18
习题1 19
第2章 存储管理 20
2.1 存储管理基础 20
2.1.1 虚拟地址与物理地址 20
2.1.2 地址定位方式 21
2.2 基本存储管理方法 23
2.2.1 单一连续区存储管理 23
2.2.2 固定分区存储管理 23
2.3 可变分区存储管理 24
2.3.1 空闲存储区表 24
2.3.2 首次适应法 25
2.3.3 循环首次适应法 27
2.3.4 最佳适应算法 28
2.3.5 最差适应法 28
2.3.6 多重分区 29
2.4 内存扩充技术 29
2.4.1 覆盖 29
2.4.2 交换技术 30
2.4.3 虚拟存储器 31
2.5 纯分页的存储管理 32
2.5.1 分页存储管理的基本思想 32
2.5.2 地址变换 32
2.5.3 联想存储器和快表 33
2.5.4 空闲内存页的管理 34
2.6 请求分页系统 35
2.6.1 请求分页的基本原理 35
2.6.2 页面淘汰 35
2.7 段式存储管理 39
2.8 段页式存储管理 40
2.9 Linux存储管理 41
2.9.1 Linux存储管理的思想及特点 41
2.9.2 Linux中的页表 41
2.9.3 页面的分配和回收 42
2.9.4 存储映射与请求分页 43
2.9.5 页交换进程与页面的换入换出 44
习题2 45
第3章 进程管理 47
3.1 进程概述 47
3.1.1 进程的概念 47
3.1.2 进程的组成 47
3.1.3 进程的状态及其变化 48
3.2 进程控制块 50
3.3 调度 54
3.3.1 调度概述 54
3.3.2 进程调度策略 55
3.3.3 进程调度算法 56
3.4 UNIX系统的进程调度 59
3.4.1 进程的切换调度算法 59
3.4.2 切换调度程序 61
3.4.3 进程的对换调度 62
3.5 进程的控制 63
3.5.1 进程的挂起 63
3.5.2 UNIX系统中的进程睡眠和唤醒 63
3.5.3 进程的终止和等待终止 66
3.6 进程的创建和图像改换 67
3.6.1 进程的创建 67
3.6.2 进程图像的改换 68
3.7 线程 70
3.7.1 进程和线程 70
3.7.2 多线程 70
3.7.3 线程的状态与功能 72
3.7.4 用户级和核心级线程 73
3.8 Linux进程管理 74
3.8.1 Linux进程结构 74
3.8.2 进程调度 77
3.8.3 进程使用的虚拟内存 79
3.8.4 创建进程 80
3.8.5 Linux的线程 80
习题3 81
第4章 进程通信 83
4.1 进程的同步与互斥 83
4.1.1 同步与互斥的概念 83
4.1.2 临界段问题 83
4.2 进程间互斥控制方法 84
4.2.1 锁的表示和操作 84
4.2.2 锁的安全控制 85
4.2.3 用纯软件实现进程的互斥 87
4.3 信号灯和Wait、Signal操作 88
4.4 信号灯的应用 90
4.4.1 利用信号灯实现互斥 90
4.4.2 阻塞∕唤醒协议 90
4.4.3 两个进程间的同步 91
4.4.4 生产者和消费者问题 93
4.4.5 读者∕写者问题 94
4.5 进程间的数据通信 94
4.5.1 消息通信 95
4.5.2 共享存储区 95
4.5.3 管道通信 96
4.6 软中断和信号机构 96
4.6.1 信号的产生与类型 96
4.6.2 信号的处理方式及设置 98
4.6.3 信号的传送 99
4.7 死锁 99
4.7.1 产生死锁的原因 100
4.7.2 产生死锁的条件 101
4.7.3 死锁的预防 102
4.7.4 死锁的避免 103
4.7.5 死锁的检测 104
4.7.6 死锁的解除 105
4.8 Linux进程间通信 106
4.8.1 信号 106
4.8.2 管道 108
4.8.3 IPC机制 109
习题4 112
第5章 设备管理 113
5.1 引言 113
5.1.1 设备的概念和分类 113
5.1.2 I/O设备控制与驱动 114
5.1.3 设备管理的设计要求和任务 115
5.2 操作系统与中断处理 116
5.2.1 中断的基本概念 116
5.2.2 中断的类型 116
5.2.3 中断的响应和实现过程 118
5.2.4 中断处理程序和驱动程序 119
5.2.5 中断的返回与恢复 120
5.3 操作系统与时钟系统 120
5.3.1 时钟的概念 120
5.3.2 UNIX系统中的时钟管理 121
5.4 操作系统对I/O操作的控制 121
5.4.1 I/O设备的资源分配 121
5.4.2 I/O通道技术 122
5.4.3 I/O缓冲技术 123
5.4.4 设备的驱动 123
5.5 设备管理的数据结构 124
5.5.1 设备控制表 124
5.5.2 设备开关表 125
5.6 磁盘调度 125
5.6.1 物理特性 125
5.6.2 磁盘调度算法 126
5.6.3 系统设计应考虑的几个问题 128
5.7 UNIX系统V的设备管理 128
5.7.1 块设备管理的主要数据结构 128
5.7.2 缓冲区管理 130
5.7.3 块设备管理 134
5.7.4 字符设备管理 136
5.8 设备分配 138
5.8.1 设备分配方式 138
5.8.2 设备分配的原则 138
5.9 Linux的设备管理 139
5.9.1 概述 139
5.9.2 设备驱动器与内核的接口 141
5.9.3 网络设备的管理 143
习题5 143
第6章 文件系统 145
6.1 概述 145
6.1.1 文件的术语 145
6.1.2 文件的操作 146
6.1.3 文件的组织和存取 146
6.1.4 文件系统结构 150
6.2 文件目录 151
6.2.1 目录的内容 151
6.2.2 目录的结构 151
6.2.3 存取权限 152
6.2.4 并发存取控制 153
6.3 文件存储资源分配 153
6.4 文件的系统调用 155
6.4.1 文件的创建、打开、
6.4.1 关闭和取消 156
6.4.2 文件的读／写 158
6.4.3 调整文件读／写位置lseek 159
6.4.4 创建任何类型文件mknod 159
6.4.5 其他的文件系统调用 160
6.5 文件的标准子例程 161
6.5.1 标准I/O的概念 161
6.5.2 流文件的打开和关闭 162
6.5.3 流文件的读写 163
6.5.4 调整和获取流文件的读写位置 164
6.5.5 格式输入与输出 164
6.5.6 流的单字符I/O操作 165
6.5.7 行的输入与输出 166
6.5.8 存储区中的格式转化 166
6.5.9 程序的执行 167
6.6 UNIX文件系统的内部结构 167
6.6.1 索引节点 167
6.6.2 文件索引结构 168
6.6.3 目录结构 169
6.6.4 打开文件结构 171
6.6.5 文件系统存储资源管理 174
6.7 管道文件和管道通信 176
6.7.1 管道通信概念 176
6.7.2 管道文件 177
6.7.3 管道的读写和关闭 178
6.7.4 有名管道 179
6.8 Linux文件系统 181
6.8.1 虚拟文件系统 181
6.8.2 Ext2文件系统 185
6.8.3 Ext3文件系统 188
习题6 189
第7章 Windows操作系统 190
7.1 Windows操作系统发展历程 190
7.1.1 Windows的开发过程及历史 190
7.1.2 Windows主要版本的特点 190
7.2 Windows 2000/XP 192
7.2.1 系统体系结构 192
7.2.2 存储系统 196
7.2.3 进程、线程及处理器管理 201
7.2.4 I/O系统 206
7.2.5 文件系统 209
7.2.6 网络系统 212
7.3 Windows 2003 216
7.3.1 系统概述 216
7.3.2 系统功能更新 218
7.4 基于Windows的企业
7.4 网规划与构建 222
7.4.1 活动目录规划 222
7.4.2 组策略规划 225
7.4.3 安全管理规划 227
7.5 小结 229
习题7 229
第8章 分布式和网络操作系统 231
8.1 分布式操作系统概述 231
8.2 网络通信机制 234
8.3 网络同步 236
8.4 网络操作系统 237
习题8 238
第2部分 应用和开发篇
第9章 UNIX使用基础 241
9.1 登录和退出系统 241
9.2 Shell基础 242
9.2.1 Shell的家族 242
9.2.2 简单命令和命令表 243
9.2.3 标准输入和标准输出 243
9.2.4 输入／输出转向 244
9.2.5 后台命令与后台进程 244
9.2.6 管道 245
9.2.7 特殊字符 245
9.3 文件系统基本知识 246
9.3.1 文件的类型 246
9.3.2 目录结构 247
9.3.3 文件存取控制模式 248
9.3.4 目录存取方式 248
9.4 UNIX文件系统结构 249
9.4.1 根文件系统结构 249
9.4.2 /usr文件系统 250
习题9 250
第10章 UNIX实用程序 251
10.1 目录操作命令 251
10.1.1 显示工作目录（pwd命令） 251
10.1.2 改变工作目录（cd命令） 251
10.1.3 列目录内容（ls命令） 251
10.1.4 创建新目录（mkdir命令） 252
10.1.5 删除目录项（rmdir命令） 252
10.2 文件操作命令 252
10.2.1 复制文件（cp命令） 252
10.2.2 移动或重新命名文件（mv命令） 253
10.2.3 删除文件（rm命令） 253
10.2.4 文件的链接（ln命令） 253
10.2.5 符号链接（ln –s命令） 254
10.2.6 报告两个文件的差别（diff命令） 254
10.2.7 推测文件的类型（file命令） 255
10.2.8 查找文件（find命令） 255
10.2.9 改变文件的属主（chown命令） 256
10.2.10 改变文件的存取权限（chmod命令） 257
10.2.11 设置文件创建方式屏蔽码（umask命令） 257
10.2.12 存取DOS文件命令 258
10.3 显示和打印命令 258
10.3.1 回应命令行上的参数（echo命令） 258
10.3.2 连接并显示文件（cat命令） 258
10.3.3 分页显示（more命令和pg命令） 259
10.3.4 显示文件的头部（head命令）和尾部（tail命令） 259
10.3.5 打印文件（lp命令） 260
10.3.6 查看打印作业状态（lpstat命令） 260
10.3.7 取消一个打印作业（cancel命令） 260
10.3.8 格式化打印文件（pr命令） 261
10.3.9 卸出文件（od命令） 261
10.4 过滤器 262
10.4.1 正则表达式 262
10.4.2 排序或合并文件（sort命令） 264
10.4.3 抽取指定模式的行（grep命令） 265
10.4.4 流编辑程序（sed命令） 265
10.4.5 模式扫描和处理语言（awk） 267
10.4.6 裁剪指定的列（cut命令） 268
10.4.7 组合数据列（paste命令） 268
10.4.8 建立“三通”（tee命令） 269
10.5 设备操作 269
10.5.1 显示或设置日期和时间（date命令） 269
10.5.2 显示磁盘空间（df命令） 270
10.5.3 显示磁盘使用情况（du命令） 270
10.5.4 显示或设置终端参数（stty命令） 270
10.5.5 磁带归档（tar命令） 271
10.6 用户信息与进程控制 272
10.6.1 获取用户信息 272
10.6.2 显示进程状态（ps命令） 272
10.6.3 挂起一段时间（sleep命令） 273
10.6.4 统计一个作业的执行时间（time命令） 273
10.6.5 等待进程完成（wait命令） 273
10.6.6 杀死一个进程（kill命令） 273
10.6.7 忽略挂起和退出方法执行（nohup命令） 274
10.6.8 设置命令的执行环境（env命令） 274
10.7 压缩和解压缩 274
10.7.1 compress 274
10.7.2 zip 275
10.7.3 gzip 275
10.7.4 pack 276
10.8 其他命令 276
10.8.1 联机手册（man命令） 276
10.8.2 检查拼写
10.8.2 错误（spell命令） 277
10.8.3 文件加密crypt命令和des命令 277
10.8.4 规范化C程序格式（cb命令） 278
习题10 278
第11章 软件开发工具 280
11.1 文本编辑器VI 280
11.1.1 VI概要 280
11.1.2 屏幕编辑命令 281
11.1.3 底行命令 286
11.1.4 在VI程序中
11.1.4 执行Shell命令 289
11.2 C编译系统 289
11.2.1 C编译基本过程 289
11.2.2 预处理程序 291
11.2.3 编译程序 293
11.2.4 汇编程序 293
11.2.5 连接／装入程序 293
11.2.6 一个使用cc的综合例子 295
11.3 库的维护 295
11.3.1 库的概念 295
11.3.2 库的维护 296
11.3.3 动态库 297
11.4 维护程序的
11.4 程序（Make） 298
11.4.1 Make使用初步 298
11.4.2 Make的内部规则 300
11.4.3 Make中的宏 301
11.4.4 用Make维护库 303
11.4.5 一个综合例子 303
11.4.6 Make命令选项和参数 305
11.5 调试程序 306
11.5.1 调用sdb 307
11.5.2 sdb的调试命令 307
11.5.3 删除调试信息strip 308
11.6 源代码控制
11.6 系统（SCCS） 309
11.6.1 创建SCCS的初始版本 309
11.6.2 提取一个版本 310
11.6.3 建立一个新版本 311
11.6.4 显示SCCS文件的历史 311
11.6.5 SCCS的版本号结构 311
11.6.6 ID关键字 312
11.6.7 其他的SCCS的命令 312
11.7 其他的软件开发工具 313
11.7.1 C程序检查器Lint 313
11.7.2 词法分析器和语法分析器 313
习题11 314
第12章 UNIX通信与环球网WWW 315
12.1 检查计算机的连接情况 315
12.2 获取远程用户信息 316
12.2.1 显示谁在本地计算机登录（rwho） 316
12.2.2 显示远程用户
12.2.2 的信息（finger） 316
12.2.3 用户名目录服务（whois） 316
12.3 用户间通话 316
12.3.1 给用户发信息（write） 316
12.3.2 广播式的消息
12.3.2 传送工具（Wall） 317
12.3.3 远程用户对话（talk） 317
12.4 远程登录和执行 318
12.4.1 基于UNIX系统的远程登录（RLogin） 318
12.4.2 通用的远程登录（telnet） 319
12.4.3 远程Shell（RSH） 319
12.5 远程文件拷贝和传输 319
12.5.1 远程文件拷贝（RCP） 320
12.5.2 文件传输（FTP） 320
12.6 环球网WWW和浏览器 322
12.6.1 超文本和超媒体 322
12.6.2 超文本传输协议HTTP 323
12.6.3 统一资源定位器URL 323
12.6.4 超文本标记语言HTML 324
12.6.5 Form与CGI 324
12.6.6 网站设计语言 325
12.6.7 WWW的浏览程序 326
习题12 328
第13章 UNIX系统程序设计 329
13.1 文件系统程序设计 330
13.1.1 获取文件的状态 330
13.1.2 搜索目录树 330
13.2 用文件的系统调用实现进程通信 333
13.2.1 利用文件的系统调用
13.2.1 实现信号灯 333
13.2.2 利用管道实现进程间通信 335
13.3 高级进程间通信 337
13.3.1 消息通信 337
13.3.2 共享内存 339
13.3.3 信号灯 341
13.4 远程进程间通信 344
13.4.1 Socket通信概述 344
13.4.2 Socket系统调用 345
13.4.3 Socket通信程序设计 347
13.5 一个系统程序综合
13.5 设计的例子 350
习题13 361
第14章 Shell程序设计 362
14.1 Shell程序和参数 362
14.1.1 Shell程序 362
14.1.2 Shell程序的位置参数 363
14.2 Shell变量 363
14.2.1 用户定义变量 363
14.2.2 系统定义变量 364
14.2.3 Shell定义变量 366
14.2.4 参数替换 367
14.2.5 引号机制 367
14.3 测试和求值 368
14.3.1 测试 368
14.3.2 求值 370
14.4 控 制 结 构 370
14.4.1 顺序控制结构 370
14.4.2 if语句 371
14.4.3 case语句 373
14.4.4 for语句 373
14.4.5 while和until语句 375
14.4.6 break、continue、exit和return语句 376
14.4.7 递归 376
14.5 Shell内部命令 376
14.6 Shell函数 379
14.7 Shell环境 379
14.8 Linux的BASH Shell 381
14.8.1 命令编辑和历史 381
14.8.2 别名和特征变量 382
14.8.3 BASH Shell的环境文件 383
习题14 383
第15章 嵌入式Linux操作系统 385
15.1 Linux与嵌入式操作系统 385
15.1.1 嵌入式系统的定义 385
15.1.2 嵌入式操作系统的特点 386
15.1.3 嵌入式Linux发展与应用 387
15.1.4 嵌入式Linux操作系统实现方法 388
15.2 嵌入式Linux操作系统构建 389
15.2.1 Linux系统的软件层次 389
15.2.2 裁剪编译内核 390
15.2.3 准备Root文件系统 391
15.2.4 Root文件系统裁剪 392
15.2.5 制作root文件系统映像 394
15.3 嵌入式Linux操作系统安装 396
15.3.1 嵌入式系统的启动 396
15.3.2 安装嵌入式系统引导程序 397
15.3.3 x86系统上嵌入式Linux映像安装 399
15.4 嵌入式Linux软件开发与调试 401
15.4.1 开发系统与目标系统 401
15.4.2 交叉编译环境 402
15.4.3 嵌入式Linux软件调试方法 404
15.5 嵌入式Linux操作系统实时性 407
15.5.1 嵌入式操作系统的实时性要求 407
15.5.2 Linux内核与实时性 409
15.5.3 嵌入式Linux实时化技术 410
习题15 412
第3部分 系统和网络管理篇
第16章 UNIX系统管理 415
16.1 系统的启动和关闭 415
16.1.1 系统自举 415
16.1.2 系统的运行级 415
16.1.3 初始化程序执行的脚本（inittab） 416
16.1.4 系统初始化过程 417
16.1.5 系统的关闭 418
16.2 用户管理 418
16.2.1 用户管理涉及的文件 418
16.2.2 加入新用户的过程 419
16.2.3 添加用户命令（useradd） 420
16.2.4 删除用户的注册（userdel） 421
16.3 誊清（更新）系统缓冲区 421
16.4 检查和修复文件系统 421
16.5 构造、安装和拆卸文件系统 423
16.5.1 建立特别文件（mknod） 423
16.5.2 构造文件系统（mkfs） 424
16.5.3 安装文件系统（mount） 424
16.5.4 拆卸一个文件系统（umount） 425
16.6 定时运行程序 425
16.6.1 在指定时刻运行Shell程序（at） 425
16.6.2 时钟精灵（cron） 426
习题16 427
第17章 UNIX系统网络管理 428
17.1 配置TCP/IP 428
17.1.1 网络软件的安装 428
17.1.2 设置TCP/IP文件 428
17.1.3 设置监听程序 430
17.2 网络服务监控进程 431
17.3 域名服务系统 432
17.3.1 域名服务 432
17.3.2 域名系统 433
17.3.3 域名解析 434
17.3.4 逆向域名解析 434
17.3.5 DNS数据库 434
17.3.6 域名服务器的配置 435
17.4 网络文件系统NFS 436
17.4.1 NFS的概念和原理 436
17.4.2 NFS服务器的设置 437
17.4.3 NFS客户机的设置 438
17.5 电子邮政系统 440
17.5.1 邮件信箱 440
17.5.2 电子邮政设置文件 440
17.5.3 sendmail的设置文件 441
17.5.4 sendmail命令的参数 443
17.6 WWW服务器的配置 443
17.6.1 WWW服务 444
17.6.2 虚拟主机服务 447
17.6.3 代理服务器 448
习题17 449
参考文献 450