交通923、927操作系統(tǒng)電子課件zgsosjiaoan

119二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽主講教師：翟高壽（副教授）聯(lián)系電話：(辦)電子郵件：制作人：翟高壽制作單位：北京交通大學(xué)計算機學(xué)院《操作系統(tǒng)》219二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽第八章UNIX內(nèi)核設(shè)計8.1UNIX系統(tǒng)概述8.2進程控制與調(diào)度8.3進程同步與通信8.4存儲管理8.5設(shè)備管理8.6文件管理319二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽8.3進程同步與通信8.3.1sleep與wakeup同步機制8.3.2信號機制8.3.3管道機制8.3.4消息機制8.3.5共享存儲區(qū)機制8.3.6信號量集機制419二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽sleep與wakeup同步機制引入理由核心態(tài)執(zhí)行進程自主性特征sleep過程提升處理機執(zhí)行級別以屏蔽所有中斷設(shè)置睡眠狀態(tài)及進程放入對應(yīng)睡眠隊列睡眠可中斷性、進程優(yōu)先級及進程切換wakeup過程提升處理機執(zhí)行級別以屏蔽所有中斷喚醒進程、進程裝入及搶占式調(diào)度519二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽8.3進程同步與通信8.3.1sleep與wakeup同步機制8.3.2信號機制8.3.3管道機制8.3.4消息機制8.3.5共享存儲區(qū)機制8.3.6信號量集機制619二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽信號機制（軟中斷）基本概念信號整數(shù)異常事件信號機制與中斷機制同：異步通信方式及可屏蔽性異：有無優(yōu)先級、處理程序響應(yīng)及運行狀態(tài)信號機制功能發(fā)送信號（kill系統(tǒng)調(diào)用、目標(biāo)進程proc結(jié)構(gòu)）信號處理方式設(shè)置（signal系統(tǒng)調(diào)用）信號處理要則719二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽8.3進程同步與通信8.3.1sleep與wakeup同步機制8.3.2信號機制8.3.3管道機制8.3.4消息機制8.3.5共享存儲區(qū)機制8.3.6信號量集機制819二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽管道機制基本概念共享文件（讀進程←→寫進程）無名管道與有名管道構(gòu)建方式（pipe/mknod系統(tǒng)調(diào)用）讀寫方式相同無名管道讀寫文件大小限定（僅使用直接地址項）進程互斥（索引結(jié)點上鎖與否）管道讀、寫過程919二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽8.3進程同步與通信8.3.1sleep與wakeup同步機制8.3.2信號機制8.3.3管道機制8.3.4消息機制8.3.5共享存儲區(qū)機制8.3.6信號量集機制1019二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽消息機制基本概念消息（格式化的可變長度的信息單元）消息隊列（消息隊列描述符、關(guān)鍵字）消息隊列的建立與操作構(gòu)建（msgget系統(tǒng)調(diào)用）操作（msgctl系統(tǒng)調(diào)用）消息的發(fā)送和接收發(fā)送（msgsnd系統(tǒng)調(diào)用）接收（msgrcv系統(tǒng)調(diào)用）1119二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽8.3進程同步與通信8.3.1sleep與wakeup同步機制8.3.2信號機制8.3.3管道機制8.3.4消息機制8.3.5共享存儲區(qū)機制8.3.6信號量集機制1219二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽共享存儲區(qū)機制基本概念不同進程虛地址空間共享同一主存區(qū)域共享存儲區(qū)的建立與操縱構(gòu)建（shmget系統(tǒng)調(diào)用）操縱（shmctl系統(tǒng)調(diào)用）共享存儲區(qū)的附接與斷開附接（shmat系統(tǒng)調(diào)用）斷開（shmdt系統(tǒng)調(diào)用）1319二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽8.3進程同步與通信8.3.1sleep與wakeup同步機制8.3.2信號機制8.3.3管道機制8.3.4消息機制8.3.5共享存儲區(qū)機制8.3.6信號量集機制1419二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽信號量集機制基本概念信號量（資源數(shù)量與操作值二元組）信號量集（若干個信號量及原子操作方式）信號量集數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信號量（結(jié)構(gòu)[semval、sempid、w1、w2]）信號量集（信號量數(shù)組）信號量表（信號量集指針及大小、操作時間）信號量構(gòu)建與操縱semget/semop系統(tǒng)調(diào)用1519二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽8.3進程同步與通信8.3.1sleep與wakeup同步機制8.3.2信號機制8.3.3管道機制8.3.4消息機制8.3.5共享存儲區(qū)機制8.3.6信號量集機制1619二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽第八章UNIX內(nèi)核設(shè)計8.1UNIX系統(tǒng)概述8.2進程控制與調(diào)度8.3進程同步與通信8.4存儲管理8.5設(shè)備管理8.6文件管理1719二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽8.4存儲管理8.4.1請求調(diào)頁管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)8.4.2換頁進程8.4.3請求調(diào)頁1819二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽頁表項和磁盤塊描述項系統(tǒng)區(qū)表頁表項磁盤塊描述項頁表物理塊號年齡寫時拷貝修改位訪問位有效位保護位對換設(shè)備號設(shè)備塊號存儲器類型1919二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽頁框數(shù)據(jù)表和對換使用表頁框數(shù)據(jù)表頁表數(shù)據(jù)表表項對換使用表表項對換使用表物理塊號頁狀態(tài)頁框引用計數(shù)邏輯設(shè)備設(shè)備塊號空閑鏈表指針散列鏈表指針對換頁號引用計數(shù)2019二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽請求調(diào)頁用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間關(guān)系虛地址1493K物理塊號794對換設(shè)備1

設(shè)備塊號2743頁表項磁盤塊描述項頁表頁框數(shù)據(jù)表引用計數(shù)1對換設(shè)備1

設(shè)備塊號2743引用計數(shù)1對換使用表79427432119二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽8.4存儲管理8.4.1請求調(diào)頁管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)8.4.2換頁進程8.4.3請求調(diào)頁2219二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽換頁進程增加有效頁的年齡空閑頁面數(shù)低于規(guī)定下限時喚醒換頁進程普增策略與減至零方案頁面換出處理方式修改頁表項并插入空閑頁鏈表換出頁“寫”至對換設(shè)備換出頁重“寫”至對換設(shè)備將換出頁面寫到對換設(shè)備上換出頁鏈表頁面數(shù)達到規(guī)定值時2319二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽8.4存儲管理8.4.1請求調(diào)頁管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)8.4.2換頁進程8.4.3請求調(diào)頁2419二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽請求調(diào)頁有效性錯誤頁面有效位為0（段違例或缺頁）缺頁在可執(zhí)行文件上邏輯塊號=>物理盤塊號物理塊分配、頁表修改、頁框表項散列化缺頁在對換設(shè)備上邏輯塊號=>對換盤塊號物理塊分配、頁表修改、頁框表項散列化缺頁（共享頁）在頁面緩沖池中2519二月2023北京交通大學(xué)計算機學(xué)院翟高壽8.4存儲管理8.4.1