第7章-几种常见操作系统典型功能的实现方法举例课件.ppt
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1、第第7章章 几种常见操作系统典型功能的实现方法举例几种常见操作系统典型功能的实现方法举例n7.1 Windows NT7.1 Windows NT进程、线程的特点进程、线程的特点n7.2 UNIX7.2 UNIX进程管理进程管理n7.3 UNIX7.3 UNIX进程通信与同步机制进程通信与同步机制n7.4 Windows NT7.4 Windows NT文件系统文件系统n7.5 UNIX7.5 UNIX文件系统索引结构介绍文件系统索引结构介绍n7.6 Linux7.6 Linux文件系统文件系统n7.7 UNIX NFS7.7 UNIX NFS文件系统文件系统n7.8 Windows NT 7
2、.8 Windows NT 存储管理的二级页表结构存储管理的二级页表结构n7.9 Linux 7.9 Linux 系统的内存管理技术系统的内存管理技术n7.10 UNIX7.10 UNIX内存管理技术内存管理技术n7.11 UNIX I/O7.11 UNIX I/O设备管理设备管理n7.12 Linux I/O7.12 Linux I/O设备管理设备管理本章学习目标本章学习目标nUNIX的进程管理及调度,包括进程同步机的进程管理及调度,包括进程同步机制介绍制介绍nUNIX文件的物理结构文件的物理结构nLinux操作系统文件名到文件分量的映射操作系统文件名到文件分量的映射nWindowsNT、L
3、inux及及UNIX内存管理技术内存管理技术nLinux及及UNIX设备管理设备管理7.1 Windows NT进程、线程的特点进程、线程的特点n7.1.1 Windows NT进程、线程及对象之间的进程、线程及对象之间的关系关系n7.1.2 进程管理程序进程管理程序n7.1.3 线程调度线程调度 返回首页7.1.1 Windows NT进程、线程及对象之间的关系进程、线程及对象之间的关系(1)线程是进程的一个组成部分。)线程是进程的一个组成部分。(2)进程多线程都在进程的地址空间活动。)进程多线程都在进程的地址空间活动。 (3)资源是分给进程的,而不是分给线程的,)资源是分给进程的,而不是分
4、给线程的,并且系统还为分给进程的资源规定了配额。并且系统还为分给进程的资源规定了配额。(4)调度的基本单位是线程。)调度的基本单位是线程。 (5)线程在执行过程中需要同步。)线程在执行过程中需要同步。 返回本节7.1.2 进程管理程序进程管理程序(1)客户进程用创建原语创建进程。)客户进程用创建原语创建进程。 (2)客户进程通过发送消息给相应的服务器进程。)客户进程通过发送消息给相应的服务器进程。(3)服务器进程调用)服务器进程调用Windows NT执行体的进程管理执行体的进程管理程序为之创建一个程序为之创建一个Windows NT本机进程。本机进程。 (4)进程创建后,进程管理程序返回一个
5、句柄给进程)进程创建后,进程管理程序返回一个句柄给进程对象。对象。(5)环境子系统取得该句柄,生成客户应用程序所期)环境子系统取得该句柄,生成客户应用程序所期望的适合本环境的返回值。望的适合本环境的返回值。(6)环境子系统调用)环境子系统调用Windows NT的进程管理程序为的进程管理程序为已创建的新进程创建一个线程。已创建的新进程创建一个线程。返回本节7.1.3 线程调度线程调度n在在Windows NT中,一个线程在它的生命期中要经中,一个线程在它的生命期中要经历以下历以下6种状态:种状态:(1)就绪状态)就绪状态(2)备用状态)备用状态 (3)运行状态)运行状态(4)等待状态)等待状态
6、 (5)转换状态)转换状态 (6)终止状态()终止状态(如图如图7.1所示)所示)初始化就绪备用终止运行转换等待创建并初始化线程对象重新初始化放入就绪队列选择执行抢先资源成为可用的资源不可用抢先或时间片结束等待完成线程等待一个对象句柄执行完成描述表切换并开始执行(调度)图7.1 线程的调度状态之间的转化图返回本节7.2 UNIX进程管理进程管理n7.2.1 UNIX进程状态进程状态n7.2.2 UNIX进程描述进程描述n7.2.3 UNIX进程控制进程控制n7.2.4 UNIX进程调度进程调度 返回首页7.2.1 UNIX进程状态进程状态nUNIX中共有中共有9种进程状态:种进程状态:(1)核
7、心运行状态)核心运行状态 (2)用户运行状态)用户运行状态 (3)内存中就绪)内存中就绪 (4)内存中睡眠)内存中睡眠 (5)就绪且换出)就绪且换出(6)睡眠且换出)睡眠且换出 (7)被抢占状态)被抢占状态 (8)创建状态)创建状态 (9)僵死状态)僵死状态 (如图如图7.2所示)所示) 用户态执行返回到用户态返回系统调用、中断中断、中断返回僵死睡眠唤醒唤醒换出换出换入调度内存中睡眠睡眠且交换内存不足有足够内存创建剥夺核心态执行被剥夺状态终止内存中就绪fork123456789图7.2 UNIX进程状态转化图返回本节7.2.2 UNIX进程描述进程描述(1)一个进程是对一个程序的执行。)一个进
8、程是对一个程序的执行。(2)一个进程的存在意味着系统中存在着一个常驻)一个进程的存在意味着系统中存在着一个常驻内存的进程表项(内存的进程表项(proc结构),它包含着相应进程结构),它包含着相应进程的控制信息。的控制信息。(3)对每一个进程,有一个被称为)对每一个进程,有一个被称为U区的数据结构,区的数据结构,这个结构中存放着该进程的私用控制信息。这个结构中存放着该进程的私用控制信息。(4)一个进程可以生成或撤销其子进程。)一个进程可以生成或撤销其子进程。(5)一个进程是获得和释放各种系统资源的基本单)一个进程是获得和释放各种系统资源的基本单位。位。返回本节7.2.3 UNIX进程控制进程控制
9、n在在UNIX系统中,除了系统中,除了0#进程之外,其他所进程之外,其他所有进程都是被另一个进程利用系统调用有进程都是被另一个进程利用系统调用fork创建的。创建的。n0#进程是一个特殊的系统进程,它是在系统进程是一个特殊的系统进程,它是在系统引导时被创建的。系统初启时,引导时被创建的。系统初启时,0#进程创建进程创建了了1#进程,此后进程,此后0#进程就变成了交换进程,进程就变成了交换进程,而而1#进程变成了系统的始祖进程。进程变成了系统的始祖进程。UNIX系系统利用统利用fork为每个终端创建一个子进程为用为每个终端创建一个子进程为用户服务,如等待用户登录、执行户服务,如等待用户登录、执行
10、shell命令解命令解释程序等。释程序等。 返回本节7.2.4 UNIX进程调度进程调度n由于由于UNIX系统是单纯的分时系统,所以没系统是单纯的分时系统,所以没有设置作业调度。有设置作业调度。UNIX系统的进程调度采系统的进程调度采用的算法是,多级反馈队列轮转调度法。调用的算法是,多级反馈队列轮转调度法。调度的算法如图度的算法如图7.3所示。所示。n核心先从最高优先级就绪队列中取出排在队核心先从最高优先级就绪队列中取出排在队列最前面的进程,当进程执行完一个时间片列最前面的进程,当进程执行完一个时间片仍未完成则剥夺它的执行,将它放入到相应仍未完成则剥夺它的执行,将它放入到相应的队列中。然后,再
11、从最高优先级就绪队列的队列中。然后,再从最高优先级就绪队列中取出下一个就绪进程投入运行。中取出下一个就绪进程投入运行。调度内存中有可运行的进程?选择内存中优先级最高、驻留时间最长的就绪或被剥夺进程从就绪队列中移出切换到该进程的上下文恢复其执行CPU空闲NY图7.3 UNIX进程调度算法返回本节7.3 UNIX进程通信与同步机制进程通信与同步机制nUNIX系统系统V中的进程通信可分为中的进程通信可分为4个部分:个部分:低级通信、管道通信、进程间通信和网络进低级通信、管道通信、进程间通信和网络进程间通信。程间通信。(1)低级通信主要用来传递进程间的控制信)低级通信主要用来传递进程间的控制信号。号。
12、 (2)管道通信用来在同一家族的进程间传递)管道通信用来在同一家族的进程间传递比特流。比特流。返回首页(3)进程间通信)进程间通信IPC是是UNIX系统系统V的一个核的一个核心程序包,它负责完成同一计算机内各进程心程序包,它负责完成同一计算机内各进程间大量数据的传送工作。它由间大量数据的传送工作。它由3部分组成:部分组成:消息机制、共享存储器机制和信号量机制。消息机制、共享存储器机制和信号量机制。(4)网络进程间的通信是基于通信协议的。)网络进程间的通信是基于通信协议的。 返回本节7.4 Windows NT文件系统文件系统n7.4.1 FAT文件分配表文件分配表n7.4.2 NTFS文件系统
13、文件系统 返回首页7.4.1 FAT文件分配表文件分配表n文件分配表是微软用在文件分配表是微软用在DOS及及Windows操作操作环境的文件系统格式。环境的文件系统格式。FAT文件系统有如下文件系统有如下特点特点:(1)支持长文件名。)支持长文件名。 (2)不提供本地安全性。)不提供本地安全性。 (3)最大文件)最大文件/分区大小为分区大小为4GB。返回本节7.4.2 NTFS文件系统文件系统nNTFS文件系统的特点:文件系统的特点:(1)支持长文件名称的操作。)支持长文件名称的操作。 (2)提供)提供了了C2的安全等级。的安全等级。(3)支持比)支持比FAT文件系统更大的文件与分区文件系统更
14、大的文件与分区,理论上两者均可达到,理论上两者均可达到16EB,而而NTFS在典在典型硬件上实际最大分区可以达到型硬件上实际最大分区可以达到2TB。(4)支持文件压缩。支持文件压缩。 (5)支持族的再映射。)支持族的再映射。 (6)支持)支持Macintosh文件。文件。(7)支持)支持POSIX需求需求NTFS是是Windows POSIX.1兼容支持的文件系统。兼容支持的文件系统。返回本节7.5 UNIX文件系统索引结构介绍文件系统索引结构介绍1UNIX系统的文件类型系统的文件类型2文件系统的目录结构文件系统的目录结构3文件的物理结构文件的物理结构4文件逻辑块号到物理块号的转换文件逻辑块号
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