操作系統(tǒng)原理及應(yīng)用（Linux）（第二版）教學(xué)課件王紅第8章 現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例-

第8章

現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例本章學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握UNIX系統(tǒng)的內(nèi)核管理方法了解Windows系統(tǒng)的內(nèi)核管理方法了解分布式操作系統(tǒng)特性及進(jìn)程管理方式第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例1教學(xué)內(nèi)容8.1

UNIX操作系統(tǒng)8.2

WINDOWS

2000操作系統(tǒng)8.3分布式操作系統(tǒng)8.1

UNIX操作系統(tǒng)38.1.1

UNIX操作系統(tǒng)的發(fā)展UNIX是目前最流行的操作系統(tǒng)之一，于1969年，在美國的電報(bào)電話公司（AT&T）貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生的。最初的UNIX系統(tǒng)是用匯編語言編寫的，1973年，

Ritchie又用C語言重寫了UNIX。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例8.1.2

UNIX操作系統(tǒng)的特點(diǎn)4多用戶多任務(wù)可移植性樹型文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)I/O重定向和管道技術(shù)非富的實(shí)用程序電子郵件第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例8.1.3

UNIX系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)5應(yīng)用程序及編譯器界面Shell編輯器及其組件內(nèi)

核硬

件圖8-1

UNIX系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例進(jìn)程控制子系統(tǒng)進(jìn)程通信調(diào)度內(nèi)存管理硬

件

控

制硬

件圖8-2

UNIX系統(tǒng)內(nèi)核模型字符設(shè)備 塊設(shè)備設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序高速緩存用戶程序庫函數(shù)陷阱用戶層核心層系統(tǒng)調(diào)用接口文件子系統(tǒng)第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例68.1.4

UNIX系統(tǒng)中的進(jìn)程管理7UNIX進(jìn)程的結(jié)構(gòu)用戶級(jí)上下文用戶級(jí)上下文主要成分是用戶程序。包括正文段即代碼(text)、數(shù)據(jù)段(data)兩部分。寄存器上下文寄存器上下文主要是由CPU中的一些寄存器的內(nèi)容組成的。系統(tǒng)級(jí)上下文第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例系統(tǒng)級(jí)上下文包括操作系統(tǒng)為管理該進(jìn)程所用的信息，可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩部分。它包括：proc結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)常駐內(nèi)存，內(nèi)容包括經(jīng)常需要訪問的往息，如進(jìn)程標(biāo)識(shí)符、進(jìn)程狀態(tài)等。8user結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)暫駐內(nèi)存，進(jìn)程處于執(zhí)行狀態(tài)時(shí)調(diào)入內(nèi)存。它包含了進(jìn)程的一些私有信息，如，進(jìn)程表項(xiàng)指針、有效用戶標(biāo)識(shí)符等各種資源表格。進(jìn)程區(qū)表：從虛擬地址到物理地址的映射。核心棧：核心態(tài)執(zhí)行時(shí)過程調(diào)用的棧結(jié)構(gòu)。若干寄存器級(jí)上下文。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例2．進(jìn)程調(diào)度算法9UNIX系統(tǒng)是分時(shí)系統(tǒng)，它的進(jìn)程調(diào)度采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先數(shù)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法。優(yōu)先數(shù)越小，優(yōu)先級(jí)別越高。例如，對(duì)換進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)是０，而等待磁盤I/O進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)是２０。

UNIX

S-5中進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)分為兩大類：用戶優(yōu)先級(jí)類和核心優(yōu)先級(jí)類。核心用兩種方式改變進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)：對(duì)核心態(tài)進(jìn)程設(shè)置優(yōu)先數(shù)；對(duì)用戶態(tài)進(jìn)程計(jì)算優(yōu)先數(shù)。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例3．進(jìn)程狀態(tài)及轉(zhuǎn)換10UNIX

System

5進(jìn)程的狀態(tài)存放在進(jìn)程的proc結(jié)構(gòu)中。這些進(jìn)程的狀態(tài)共有9個(gè)，它們是：用戶態(tài)執(zhí)行。核心態(tài)執(zhí)行。內(nèi)存中睡眠。睡眠且換出。內(nèi)存中就緒。就緒且換出。僵死。被剝奪狀態(tài)。創(chuàng)建。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例僵死喚醒返回到用戶態(tài)中斷中斷返回被剝奪圖8-3

UNIX系統(tǒng)的進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換內(nèi)存足用戶態(tài)執(zhí)行調(diào)度內(nèi)存中就緒核心態(tài)執(zhí)行就緒且換出系統(tǒng)調(diào)用中斷返回?fù)Q

換出

入內(nèi)存中睡眠睡眠且換出換出喚醒睡眠創(chuàng)建內(nèi)存不足11剝奪第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例4．Unix系統(tǒng)中進(jìn)程的家族關(guān)系12Unix的內(nèi)核中設(shè)置了一個(gè)0＃進(jìn)程，它是惟一一個(gè)在系統(tǒng)引導(dǎo)時(shí)被創(chuàng)建的進(jìn)程。在系統(tǒng)初啟時(shí)，由0＃進(jìn)程再創(chuàng)建1＃進(jìn)程及其它核心進(jìn)程，然后1號(hào)進(jìn)程又為每個(gè)終端創(chuàng)建命令解釋進(jìn)程；用戶輸入命令后又創(chuàng)建若干進(jìn)程，這樣便形成了一棵進(jìn)程樹。以后0號(hào)進(jìn)程作為系統(tǒng)的對(duì)換及調(diào)度進(jìn)程，1號(hào)進(jìn)程成為系統(tǒng)始祖進(jìn)程，同時(shí)又創(chuàng)建其它進(jìn)程。系統(tǒng)中除0＃進(jìn)程以外，所有其它進(jìn)程都是由fork創(chuàng)建的。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例8.1.5

UNIX系統(tǒng)的內(nèi)存管理13UNIX系統(tǒng)采用求請(qǐng)調(diào)頁存儲(chǔ)管理方式，支持內(nèi)外存的對(duì)換功能。內(nèi)存空間的分配和回收均以頁為單位進(jìn)行。1．交換將內(nèi)存中處于睡眠狀態(tài)的某些進(jìn)程調(diào)到外存交換區(qū)中，而將交換區(qū)中的就緒進(jìn)程重新調(diào)入內(nèi)存。為實(shí)現(xiàn)這種策略，系統(tǒng)內(nèi)核應(yīng)具有交換空間的管理、進(jìn)程換出和進(jìn)程換入這三個(gè)功能。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例2．請(qǐng)求分頁14UNIX系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分頁的功能，配置了四種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分別為：頁表。磁盤塊描述字。頁面數(shù)據(jù)表。交換使用表。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例3．換頁進(jìn)程15換頁進(jìn)程為核心進(jìn)程。該進(jìn)程的主要任務(wù)是增加內(nèi)存中所有的有效頁年齡，并將內(nèi)存中長(zhǎng)期不用的頁面換出。4．缺頁在UNIX系統(tǒng)中可能會(huì)出現(xiàn)兩類缺頁：有效缺頁和保護(hù)性缺頁。當(dāng)出現(xiàn)缺頁時(shí)，缺頁處理程序可能要從盤上讀一個(gè)頁面到內(nèi)存，并在I/O執(zhí)行期間睡眠。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例8.1.6

UNIX系統(tǒng)的文件管理16UNIX系統(tǒng)中的文件子系統(tǒng)，既具有很強(qiáng)的功能，又具有靈活性。按文件的內(nèi)部構(gòu)造方式，UNIX系統(tǒng)將文件分為三類，即：普通文件、目錄文件和特別文件（即設(shè)備文件）。UNIX系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)為有向非循環(huán)圖結(jié)構(gòu)。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例1．文件卷的組織結(jié)構(gòu)17U0N#

IX系1#統(tǒng)2中#

3，#

文……件是以K#

塊為(單K+1位)#存放……在介質(zhì)N#上的，存儲(chǔ)介質(zhì)可以是磁盤或磁帶。通常把每個(gè)磁盤或磁帶看作一個(gè)文件卷。上圖示出了UNIX系統(tǒng)的文件卷結(jié)構(gòu)。其中，0號(hào)塊是系統(tǒng)的引導(dǎo)塊或空閑，當(dāng)該系統(tǒng)需引導(dǎo)時(shí)才有引導(dǎo)程序放在這里，其它一般文件系統(tǒng)都不使用引導(dǎo)塊；1號(hào)塊為超級(jí)塊（也稱為專用塊），它既是文件系統(tǒng)的控制塊，也是對(duì)空閑盤塊和I結(jié)點(diǎn)等資源的管理表。從2號(hào)塊到第K號(hào)塊為索引結(jié)點(diǎn)區(qū)，（K值由系統(tǒng)配置給定），用來存放該文件卷中所有文件的索引結(jié)點(diǎn)；從第K+1塊至第N塊為文件區(qū)，用來存放系統(tǒng)中所有的文件。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例超級(jí)塊包括以下內(nèi)容：18文件系統(tǒng)大小?？臻e盤塊數(shù)目?？臻e索引結(jié)點(diǎn)數(shù)目。空閑索引結(jié)點(diǎn)索引表。封鎖標(biāo)記。專用塊修改標(biāo)記。其它信息。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例2．文件的目錄結(jié)構(gòu)19UNIX系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)采用了將文件名與文件描述信息分開的方法。文件目錄由文件名和該文件的索引結(jié)點(diǎn)號(hào)構(gòu)成。其中，文件名占14個(gè)字節(jié)，索引結(jié)點(diǎn)號(hào)占2個(gè)字節(jié)。因此，在1KB的盤塊中就可以存放64（1K/16）個(gè)目錄項(xiàng)。這樣就節(jié)省了系統(tǒng)查找及訪問文件的時(shí)間。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例文件名（14B）磁盤索引結(jié)點(diǎn)號(hào)（2B）F1.c45Myfile38F6.c67ABC56…………20UNIX一個(gè)文件的磁盤索引結(jié)點(diǎn)占64個(gè)字節(jié)，主要包括文件標(biāo)識(shí)符、文件存取權(quán)限、文件物理地址、文件長(zhǎng)度、文件連接系數(shù)、文件存取時(shí)間等一些文件的重要信息。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例3．文件的物理結(jié)構(gòu)21UNIX系統(tǒng)文件的物理結(jié)構(gòu)采用混合索引方式，對(duì)分配給文件的磁盤塊進(jìn)行管理。在UNIX文件系統(tǒng)的索引結(jié)點(diǎn)中，存在一項(xiàng)i.addr[13]，用于存放該文件的磁盤塊號(hào)。如圖8-7示出了UNIX系統(tǒng)的混合索引文件結(jié)構(gòu)。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例（1）直接尋址i.addr[0]~i.addr[9]這10項(xiàng)。直接從索引結(jié)點(diǎn)中找出該文件所在的磁盤塊號(hào)，訪問速度較快。22（2）一次間接尋址方式i.addr[10]這一項(xiàng)中存放的磁盤塊號(hào)。（3）二次間接尋址方式i.addr[11]存放的磁盤塊號(hào)，采用兩級(jí)索引的方式。（4）三次間接尋址方式i.addr[12]存放的磁盤塊號(hào)，采用三級(jí)索引的方式。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例4．磁盤空間的管理方式23UNIX系統(tǒng)對(duì)于空閑盤塊的管理，采用成組鏈接法。該方法把第一組中的所有空閑盤塊號(hào)放入超級(jí)塊的空閑盤塊號(hào)棧中。5．系統(tǒng)為打開文件建立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)UNIX系統(tǒng)打開文件的操作，就是由操作系統(tǒng)在內(nèi)存為文件建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)為打開文件建立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有三個(gè)，即：用戶文件描述符表、文件表和內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例fpfp用戶文件描述符表內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)文件表圖8-7

UNIX打個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及三種讀寫方式第二種f方p

式fp第三種方式fp第一種方式用戶四 用戶五

用用戶一 用戶f二p

用戶三戶六……第i個(gè)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)……第j個(gè)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)……第k個(gè)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)……第l個(gè)內(nèi)存索引結(jié)點(diǎn)……f_offsetf_inodef-flagf-countf_offsetf_inodef-flagf-count……f_offsetf_inode……f_offsetf開_文in件o在de內(nèi)存的三……f_offsetf_inodefpfp24fpfpfpfp第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例8.1.7

UNIX系統(tǒng)的設(shè)備管理25UNIX系統(tǒng)把設(shè)備分為兩類，即字符設(shè)備和塊設(shè)備。在UNIX系統(tǒng)中有兩種類型的I/O，即：緩沖I/O和無緩沖I/O。1．緩沖高速緩存UNIX系統(tǒng)中的緩沖Cache實(shí)際上是一個(gè)磁盤Cache。對(duì)于磁盤的I/O操作通過緩沖Cache處理。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例2．字符隊(duì)列26緩沖Cache可支持像磁盤、磁帶這樣的塊設(shè)備。另一種緩沖則適用于面向字符的設(shè)備，如終端、打印機(jī)等。字符隊(duì)列可以由I/O設(shè)備寫、處理器讀或由處理器來寫、I/O設(shè)備讀。3．無緩沖I/O無緩沖I/O是進(jìn)程進(jìn)行I/O的最快的方法，它在設(shè)備和進(jìn)程空間之間使用DMA，進(jìn)行無緩沖I/O的進(jìn)程在主存中被鎖起來，不能被換出。通過給高端內(nèi)存加鎖，減少了交換的機(jī)會(huì)，但也降低了整個(gè)系統(tǒng)的性能。同時(shí)，I/O設(shè)備也固定于一個(gè)進(jìn)程，在傳輸中，不能為其他進(jìn)程使用。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例4．UNIX設(shè)備27UNIX系統(tǒng)本身可識(shí)別如下5種設(shè)備，即：磁盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器、終端、通信線、打印機(jī)。磁盤的讀/寫方式讀方式一般讀方式。提前讀方式。寫方式一般寫方式。異步寫方式。延遲寫方式。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例8.2

Windows

2000操作系統(tǒng)288.2.1

Windows

2000概述Windows操作系統(tǒng)家族是微軟公司的核心產(chǎn)品之一，其產(chǎn)品包括Windows

95、Windows98、Windows

Me等桌面型操作系統(tǒng)以及Windows

NT、Windows2000服務(wù)器操作系統(tǒng)。Windows

2000是一個(gè)商用多用戶操作系統(tǒng)，其開發(fā)目標(biāo)是開發(fā)工作站和服務(wù)器上的32位操作系統(tǒng)，以充分利用32位微處理器等硬件的新特性，并使它很容易適用將來的硬件變化，增加它的兼容性，同時(shí)，又不影響已有的應(yīng)用程序的兼容性。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例8.2.2

Windows

2000中的進(jìn)程和線程的特點(diǎn)第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例Windows2000操作系統(tǒng)對(duì)CPU的管理可體現(xiàn)為它的進(jìn)程和線程模型。它具有以下特點(diǎn)：它是多任務(wù)（多進(jìn)程）、多線程、對(duì)稱多處理的。由于采用了客戶/服務(wù)器模型,Windows

2000體現(xiàn)為多個(gè)服務(wù)器進(jìn)程。Windows2000的進(jìn)程以及線程全部作為對(duì)象實(shí)現(xiàn)，并通過對(duì)象服務(wù)訪問。進(jìn)程管理程序在它所管理的子進(jìn)程之間不具有父進(jìn)程/子進(jìn)程或其他關(guān)系。在該系統(tǒng)中，基本的調(diào)度實(shí)體是線程，采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)多級(jí)調(diào)度隊(duì)列算法，允許可搶占CPU，但核心代碼不可被搶占。

6.可以在進(jìn)程間共享對(duì)象，以及具有靈活的內(nèi)部進(jìn)程通信能力。7．Windows

NT原設(shè)計(jì)可以Intel、MIPS等多種CPU上運(yùn)行,但出于市場(chǎng)因素的考慮,Windows

2000只在Intel上運(yùn)行2。98.2.3

Windows

2000中的進(jìn)程第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例進(jìn)程與線程Windows

2000中的進(jìn)程由以下幾部分組成：該進(jìn)程所執(zhí)行的程序。一個(gè)由該進(jìn)程專用的地址空間。系統(tǒng)資源。至少有一個(gè)線程。2．進(jìn)程的管理在Windows

2000中，每個(gè)進(jìn)程由一個(gè)進(jìn)程對(duì)象結(jié)構(gòu)表現(xiàn)，并有一個(gè)執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)。進(jìn)程執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)包括進(jìn)程的虛地址空間、該進(jìn)程可見的資源集合、該進(jìn)程的所有線程的集合。303．進(jìn)程的同步與互斥■Windows

2000中提供了互斥對(duì)象、信號(hào)量對(duì)象和事件對(duì)象等3種不同對(duì)象和相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用，用于進(jìn)程和線程的同步。4．進(jìn)程通信有以下幾種：信號(hào)（Signal）通信、共享存儲(chǔ)區(qū)、管道通信、郵件槽通信、

Windows套接字、剪貼板。8.2.4

Windows

2000中線程的實(shí)現(xiàn)32線程的構(gòu)成在Windows

2000中，一個(gè)線程由以下幾部分構(gòu)成：線程標(biāo)識(shí)符。一組易變寄存器的內(nèi)容，用來表示CPU的狀態(tài)。兩個(gè)棧。一個(gè)供該線程專用的存儲(chǔ)區(qū)域。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例2．線程的狀態(tài)33Windows

2000的線程狀態(tài)共有以下六個(gè)：就緒（ready）。備用（standby）。運(yùn)行（running）。等待（waiting）。轉(zhuǎn)換（transition）。終止（terminated）。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例8.2.5

Windows

2000的調(diào)度算法34Windows

2000/NT中，基本的調(diào)度實(shí)體是線程。線程調(diào)度算法采用多級(jí)調(diào)度隊(duì)列動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)算法。實(shí)現(xiàn)該調(diào)度算法的是內(nèi)核中的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為“調(diào)度程序數(shù)據(jù)庫”。Windows

2000是搶占式多任務(wù)的操作系統(tǒng)。運(yùn)行內(nèi)核代碼的線程不能被搶占但內(nèi)核的大部分是可被高級(jí)中斷所中斷的。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例8.2.6

Windows

2000的內(nèi)存管理35Windows

2000的內(nèi)存管理采用頁式虛存。在功能和用戶界面上，具有如下特點(diǎn)：提供32位虛地址內(nèi)存功能強(qiáng)大地址空間分布及地址轉(zhuǎn)換第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例8.2.7

Windows

2000的文件系統(tǒng)36Windows

2000文件系統(tǒng)的特點(diǎn)Windows

2000文件系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：兼容性和可擴(kuò)充性。功能強(qiáng)大。Windows

2000文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)Windows

2000文件系統(tǒng)的整體實(shí)現(xiàn)機(jī)制采用了面向?qū)ο蟮哪Ｐ?。文件?duì)象由I/O管理器進(jìn)行管理。NTFS、FAT、HPFS等文件系統(tǒng)，稱為文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序。用戶打開文件表和系統(tǒng)打開文件表在

Windows2000中，體現(xiàn)為每個(gè)進(jìn)程設(shè)置一個(gè)進(jìn)程對(duì)象表，以及它所指向的具體對(duì)象體。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例3．Windows的NTFS文件格式Window

2000支持文件分配表（FAT）形式的文件系統(tǒng)和NTFS文件系統(tǒng)。Window

2000還支持CDFS。CDFS是CD-ROM的文件系統(tǒng)，用于讀取CD-ROM。NTFS（Windows

NT文件系統(tǒng)）以簇為單位分配磁盤卷上的空間。簇的大小是磁盤格式化時(shí)確定的，該系統(tǒng)采用邏輯簇號(hào)作為磁盤地址。8.2.8

Windows設(shè)備管理第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例1．Windows

2000中的設(shè)備管理具有以下特點(diǎn)：支持進(jìn)程級(jí)異步I/O操作。具有與塊設(shè)備管理相關(guān)的文件系統(tǒng)特點(diǎn)。允許系統(tǒng)管理員動(dòng)態(tài)地向系統(tǒng)中增加或從系統(tǒng)中刪除設(shè)備。提供服務(wù)程序，簡(jiǎn)化了設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)工作。分層驅(qū)動(dòng)程序模型提供可擴(kuò)充性，使設(shè)備的動(dòng)態(tài)增刪更容易實(shí)現(xiàn)。382．Windows

2000的I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Windows2000I/O系統(tǒng)由一些執(zhí)行體組件和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序組成。這些執(zhí)行體組件和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序有以下幾點(diǎn)：I/O管理器把把程序和系統(tǒng)組件連接到各種虛擬的、邏輯的和物理的設(shè)備上，并且定義了一個(gè)支持設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的基本構(gòu)架。設(shè)備允動(dòng)程序?yàn)槟撤N類型的設(shè)備提供一個(gè)I/O接口。即插即用管理器通過與I/O管理器和總線驅(qū)動(dòng)程序的協(xié)同工作檢測(cè)硬件資源的分配，并且檢測(cè)相應(yīng)硬件設(shè)備的添加和刪除。電源管理器通過與I/O管理器的協(xié)同工作檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)和單個(gè)硬件設(shè)備，完成不同電源狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。WMI支持例程允許驅(qū)動(dòng)程序使用這些支持例程作為媒介，與用戶態(tài)運(yùn)行的WMI服務(wù)通訊。注冊(cè)表存儲(chǔ)基本硬件設(shè)備的描述信息以及驅(qū)動(dòng)程序的初始化和配置信息。硬件抽象層（HAL）I/O訪問例程把設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與多種多樣的硬件平臺(tái)隔離開來。8.3

分布式操作系統(tǒng)40分布式系統(tǒng)泛指各種包含多個(gè)計(jì)算機(jī)（處理器）的信息處理系統(tǒng)，因此，并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也都屬于分布式系統(tǒng)。多處理機(jī)系統(tǒng)的當(dāng)前趨勢(shì)是研究并解決若干物理處理機(jī)的分布及處理問題。構(gòu)造這樣的系統(tǒng)，有兩種基本類型：第一種是緊密耦合系統(tǒng)，其中的處理機(jī)共享存儲(chǔ)空間和時(shí)鐘。第二種是松散耦合系統(tǒng)，其中的處理機(jī)不共享存儲(chǔ)區(qū)和時(shí)鐘。配置在分布式系統(tǒng)上的操作系統(tǒng)稱為分布式操作系統(tǒng)。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例8.3.1

分布式操作系統(tǒng)的特性41分布式操作系統(tǒng)具有以下特性：

1．透明性可靠性高性能伸縮性第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例8.3.2

進(jìn)程遷移42進(jìn)程遷移就是將一個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)，從一臺(tái)機(jī)器轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)機(jī)器上，從而使該進(jìn)程能在目標(biāo)機(jī)上執(zhí)行。進(jìn)程遷移主要有以下四方面的原因：負(fù)載共享通信性能可獲得性利用特定資源第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例8.3.3

分布式進(jìn)程管理43在分布式系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步，主要采用了以下方法：1．事件定序這種算法將事發(fā)前關(guān)系擴(kuò)充成為系統(tǒng)中所有事件的全序關(guān)系。2．Lamport算法該算法基于分布式隊(duì)列的概念，算法如下：第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例該算法基于分布式隊(duì)列的概念，并含有以下假定：①分布式系統(tǒng)由N個(gè)站點(diǎn)組成，每個(gè)站點(diǎn)都有惟一的編號(hào)1～N。每個(gè)站點(diǎn)都只有一個(gè)進(jìn)程負(fù)責(zé)進(jìn)程互斥訪問資源。②按發(fā)送的順序接收從一個(gè)進(jìn)程到另一個(gè)進(jìn)程的消息。③每條消息都在有限時(shí)間內(nèi)正確地送到目的地。④網(wǎng)絡(luò)是全互連的，任意兩個(gè)進(jìn)程間可以直接傳遞消息，不需另一個(gè)節(jié)點(diǎn)中轉(zhuǎn)。44第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例3．Ricart算法45Ricart算法與Lamport算法的假設(shè)相同。每個(gè)站點(diǎn)都有一個(gè)進(jìn)程負(fù)責(zé)控制資源的分配。該進(jìn)程有一個(gè)數(shù)組q并遵循以下規(guī)則：當(dāng)進(jìn)程Pi請(qǐng)求訪問資源時(shí)，它發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求

Request(Ti，i)。時(shí)戳為當(dāng)前本地時(shí)鐘的值。將這條消息放入自身數(shù)組q[i]中，然后將消息發(fā)送給所有其它進(jìn)程。當(dāng)進(jìn)程Pj收到Request(Ti，i)后，按下列規(guī)則，進(jìn)行處理。如果Pj正處于臨界段，則延遲發(fā)送Reply消息；如果Pj并不等待進(jìn)入臨界段，就發(fā)送Replyt(Tj，j)消息給所有其它進(jìn)程；第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例如果Pj等待進(jìn)入其臨界段，且收到的消息在Pj的Request之后，則將到來的消息放入其數(shù)組的q[i]中，并延遲發(fā)送Reply消息。如果Pj等待進(jìn)入其臨界段，但收到的消息在Pj的Request之前，則將到來的消息放入其數(shù)組的q[i]中，并發(fā)送Reply消息給進(jìn)程Pi。（3）如果進(jìn)程Pi從所有其它進(jìn)程都收到了Reply消息，它就可以訪問資源，進(jìn)入該臨界段。（4）當(dāng)進(jìn)程Pi離開臨界段時(shí)，它給每個(gè)掛起的Request發(fā)送一個(gè)Reply消息，從而釋放資源。在本算法中，需要2（N-1）條消息，其中（N-1）個(gè)Request消息，表示進(jìn)程Pi要進(jìn)入臨界段；（N-1）個(gè)Reply消息以允許其它進(jìn)程的訪問。本算法利用時(shí)間戳來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同斥，可以避免死鎖及饑餓。464．令牌方法47令牌本身是一種特定格式的報(bào)文，通常長(zhǎng)度為1B。它是為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥及象征存取權(quán)利，在系統(tǒng)設(shè)置的。它不斷地在由進(jìn)程組成的邏輯環(huán)中循環(huán)。環(huán)中的每一個(gè)進(jìn)程都有惟一的前趨和后繼。在使用令牌傳送時(shí)，必須滿足以下兩點(diǎn)：邏輯環(huán)應(yīng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)路中某進(jìn)程失效或退出，以及通信鏈路的故障。一旦發(fā)現(xiàn)這種進(jìn)程或故障，應(yīng)立即

撤消該進(jìn)程，對(duì)對(duì)邏輯環(huán)進(jìn)行重構(gòu)。保證邏輯環(huán)中在任何時(shí)候都有令牌在循環(huán)。一旦發(fā)現(xiàn)令牌丟失，應(yīng)立即選擇一個(gè)進(jìn)程，用來產(chǎn)生一個(gè)新的令牌。第8章現(xiàn)代操作系統(tǒng)實(shí)例本章小結(jié)48本章主要介紹了目前常用的操作系統(tǒng)UNIX、Windows系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，對(duì)分布式操作系統(tǒng)作了簡(jiǎn)要介紹，同時(shí)對(duì)于操作