操作系統(tǒng)教程

第1部分 原 理 篇
第1章 操作系統(tǒng)概論 3
1.1 什么是操作系統(tǒng) 3
1.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史 4
1.2.1 早期的計算機和人工操作方式 4
1.2.2 脫機輸入／輸出和批處理系統(tǒng) 5
1.2.3 緩沖、中斷和DMA技術 6
1.2.4 SPOOLING 7
1.2.5 多道程序設計 7
1.3 現(xiàn)代操作系統(tǒng)類型 8
1.3.1 分時系統(tǒng) 8
1.3.2 實時操作系統(tǒng) 10
1.3.3 微機操作系統(tǒng) 10
1.3.4 多處理機、分布式和網(wǎng)絡操作系統(tǒng) 11
1.4 操作系統(tǒng)的概念、
1.4 特征和功能 12
1.4.1 作業(yè)和進程 12
1.4.2 操作系統(tǒng)的特征 13
1.4.3 操作系統(tǒng)的功能 14
1.5 UNIX操作系統(tǒng)概述 16
1.5.1 UNIX系統(tǒng)歷史 16
1.5.2 UNIX系統(tǒng)特點 17
1.5.3 UNIX系統(tǒng)基本結構 18
習題1 19
第2章 存儲管理 20
2.1 存儲管理基礎 20
2.1.1 虛擬地址與物理地址 20
2.1.2 地址定位方式 21
2.2 基本存儲管理方法 23
2.2.1 單一連續(xù)區(qū)存儲管理 23
2.2.2 固定分區(qū)存儲管理 23
2.3 可變分區(qū)存儲管理 24
2.3.1 空閑存儲區(qū)表 24
2.3.2 首次適應法 25
2.3.3 循環(huán)首次適應法 27
2.3.4 最佳適應算法 28
2.3.5 最差適應法 28
2.3.6 多重分區(qū) 29
2.4 內(nèi)存擴充技術 29
2.4.1 覆蓋 29
2.4.2 交換技術 30
2.4.3 虛擬存儲器 31
2.5 純分頁的存儲管理 32
2.5.1 分頁存儲管理的基本思想 32
2.5.2 地址變換 32
2.5.3 聯(lián)想存儲器和快表 33
2.5.4 空閑內(nèi)存頁的管理 34
2.6 請求分頁系統(tǒng) 35
2.6.1 請求分頁的基本原理 35
2.6.2 頁面淘汰 35
2.7 段式存儲管理 39
2.8 段頁式存儲管理 40
2.9 Linux存儲管理 41
2.9.1 Linux存儲管理的思想及特點 41
2.9.2 Linux中的頁表 41
2.9.3 頁面的分配和回收 42
2.9.4 存儲映射與請求分頁 43
2.9.5 頁交換進程與頁面的換入換出 44
習題2 45
第3章 進程管理 47
3.1 進程概述 47
3.1.1 進程的概念 47
3.1.2 進程的組成 47
3.1.3 進程的狀態(tài)及其變化 48
3.2 進程控制塊 50
3.3 調(diào)度 54
3.3.1 調(diào)度概述 54
3.3.2 進程調(diào)度策略 55
3.3.3 進程調(diào)度算法 56
3.4 UNIX系統(tǒng)的進程調(diào)度 59
3.4.1 進程的切換調(diào)度算法 59
3.4.2 切換調(diào)度程序 61
3.4.3 進程的對換調(diào)度 62
3.5 進程的控制 63
3.5.1 進程的掛起 63
3.5.2 UNIX系統(tǒng)中的進程睡眠和喚醒 63
3.5.3 進程的終止和等待終止 66
3.6 進程的創(chuàng)建和圖像改換 67
3.6.1 進程的創(chuàng)建 67
3.6.2 進程圖像的改換 68
3.7 線程 70
3.7.1 進程和線程 70
3.7.2 多線程 70
3.7.3 線程的狀態(tài)與功能 72
3.7.4 用戶級和核心級線程 73
3.8 Linux進程管理 74
3.8.1 Linux進程結構 74
3.8.2 進程調(diào)度 77
3.8.3 進程使用的虛擬內(nèi)存 79
3.8.4 創(chuàng)建進程 80
3.8.5 Linux的線程 80
習題3 81
第4章 進程通信 83
4.1 進程的同步與互斥 83
4.1.1 同步與互斥的概念 83
4.1.2 臨界段問題 83
4.2 進程間互斥控制方法 84
4.2.1 鎖的表示和操作 84
4.2.2 鎖的安全控制 85
4.2.3 用純軟件實現(xiàn)進程的互斥 87
4.3 信號燈和Wait、Signal操作 88
4.4 信號燈的應用 90
4.4.1 利用信號燈實現(xiàn)互斥 90
4.4.2 阻塞∕喚醒協(xié)議 90
4.4.3 兩個進程間的同步 91
4.4.4 生產(chǎn)者和消費者問題 93
4.4.5 讀者∕寫者問題 94
4.5 進程間的數(shù)據(jù)通信 94
4.5.1 消息通信 95
4.5.2 共享存儲區(qū) 95
4.5.3 管道通信 96
4.6 軟中斷和信號機構 96
4.6.1 信號的產(chǎn)生與類型 96
4.6.2 信號的處理方式及設置 98
4.6.3 信號的傳送 99
4.7 死鎖 99
4.7.1 產(chǎn)生死鎖的原因 100
4.7.2 產(chǎn)生死鎖的條件 101
4.7.3 死鎖的預防 102
4.7.4 死鎖的避免 103
4.7.5 死鎖的檢測 104
4.7.6 死鎖的解除 105
4.8 Linux進程間通信 106
4.8.1 信號 106
4.8.2 管道 108
4.8.3 IPC機制 109
習題4 112
第5章 設備管理 113
5.1 引言 113
5.1.1 設備的概念和分類 113
5.1.2 I/O設備控制與驅(qū)動 114
5.1.3 設備管理的設計要求和任務 115
5.2 操作系統(tǒng)與中斷處理 116
5.2.1 中斷的基本概念 116
5.2.2 中斷的類型 116
5.2.3 中斷的響應和實現(xiàn)過程 118
5.2.4 中斷處理程序和驅(qū)動程序 119
5.2.5 中斷的返回與恢復 120
5.3 操作系統(tǒng)與時鐘系統(tǒng) 120
5.3.1 時鐘的概念 120
5.3.2 UNIX系統(tǒng)中的時鐘管理 121
5.4 操作系統(tǒng)對I/O操作的控制 121
5.4.1 I/O設備的資源分配 121
5.4.2 I/O通道技術 122
5.4.3 I/O緩沖技術 123
5.4.4 設備的驅(qū)動 123
5.5 設備管理的數(shù)據(jù)結構 124
5.5.1 設備控制表 124
5.5.2 設備開關表 125
5.6 磁盤調(diào)度 125
5.6.1 物理特性 125
5.6.2 磁盤調(diào)度算法 126
5.6.3 系統(tǒng)設計應考慮的幾個問題 128
5.7 UNIX系統(tǒng)V的設備管理 128
5.7.1 塊設備管理的主要數(shù)據(jù)結構 128
5.7.2 緩沖區(qū)管理 130
5.7.3 塊設備管理 134
5.7.4 字符設備管理 136
5.8 設備分配 138
5.8.1 設備分配方式 138
5.8.2 設備分配的原則 138
5.9 Linux的設備管理 139
5.9.1 概述 139
5.9.2 設備驅(qū)動器與內(nèi)核的接口 141
5.9.3 網(wǎng)絡設備的管理 143
習題5 143
第6章 文件系統(tǒng) 145
6.1 概述 145
6.1.1 文件的術語 145
6.1.2 文件的操作 146
6.1.3 文件的組織和存取 146
6.1.4 文件系統(tǒng)結構 150
6.2 文件目錄 151
6.2.1 目錄的內(nèi)容 151
6.2.2 目錄的結構 151
6.2.3 存取權限 152
6.2.4 并發(fā)存取控制 153
6.3 文件存儲資源分配 153
6.4 文件的系統(tǒng)調(diào)用 155
6.4.1 文件的創(chuàng)建、打開、
6.4.1 關閉和取消 156
6.4.2 文件的讀／寫 158
6.4.3 調(diào)整文件讀／寫位置lseek 159
6.4.4 創(chuàng)建任何類型文件mknod 159
6.4.5 其他的文件系統(tǒng)調(diào)用 160
6.5 文件的標準子例程 161
6.5.1 標準I/O的概念 161
6.5.2 流文件的打開和關閉 162
6.5.3 流文件的讀寫 163
6.5.4 調(diào)整和獲取流文件的讀寫位置 164
6.5.5 格式輸入與輸出 164
6.5.6 流的單字符I/O操作 165
6.5.7 行的輸入與輸出 166
6.5.8 存儲區(qū)中的格式轉化 166
6.5.9 程序的執(zhí)行 167
6.6 UNIX文件系統(tǒng)的內(nèi)部結構 167
6.6.1 索引節(jié)點 167
6.6.2 文件索引結構 168
6.6.3 目錄結構 169
6.6.4 打開文件結構 171
6.6.5 文件系統(tǒng)存儲資源管理 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 管道的讀寫和關閉 178
6.7.4 有名管道 179
6.8 Linux文件系統(tǒng) 181
6.8.1 虛擬文件系統(tǒng) 181
6.8.2 Ext2文件系統(tǒng) 185
6.8.3 Ext3文件系統(tǒng) 188
習題6 189
第7章 Windows操作系統(tǒng) 190
7.1 Windows操作系統(tǒng)發(fā)展歷程 190
7.1.1 Windows的開發(fā)過程及歷史 190
7.1.2 Windows主要版本的特點 190
7.2 Windows 2000/XP 192
7.2.1 系統(tǒng)體系結構 192
7.2.2 存儲系統(tǒng) 196
7.2.3 進程、線程及處理器管理 201
7.2.4 I/O系統(tǒng) 206
7.2.5 文件系統(tǒng) 209
7.2.6 網(wǎng)絡系統(tǒng) 212
7.3 Windows 2003 216
7.3.1 系統(tǒng)概述 216
7.3.2 系統(tǒng)功能更新 218
7.4 基于Windows的企業(yè)
7.4 網(wǎng)規(guī)劃與構建 222
7.4.1 活動目錄規(guī)劃 222
7.4.2 組策略規(guī)劃 225
7.4.3 安全管理規(guī)劃 227
7.5 小結 229
習題7 229
第8章 分布式和網(wǎng)絡操作系統(tǒng) 231
8.1 分布式操作系統(tǒng)概述 231
8.2 網(wǎng)絡通信機制 234
8.3 網(wǎng)絡同步 236
8.4 網(wǎng)絡操作系統(tǒng) 237
習題8 238
第2部分 應用和開發(fā)篇
第9章 UNIX使用基礎 241
9.1 登錄和退出系統(tǒng) 241
9.2 Shell基礎 242
9.2.1 Shell的家族 242
9.2.2 簡單命令和命令表 243
9.2.3 標準輸入和標準輸出 243
9.2.4 輸入／輸出轉向 244
9.2.5 后臺命令與后臺進程 244
9.2.6 管道 245
9.2.7 特殊字符 245
9.3 文件系統(tǒng)基本知識 246
9.3.1 文件的類型 246
9.3.2 目錄結構 247
9.3.3 文件存取控制模式 248
9.3.4 目錄存取方式 248
9.4 UNIX文件系統(tǒng)結構 249
9.4.1 根文件系統(tǒng)結構 249
9.4.2 /usr文件系統(tǒng) 250
習題9 250
第10章 UNIX實用程序 251
10.1 目錄操作命令 251
10.1.1 顯示工作目錄（pwd命令） 251
10.1.2 改變工作目錄（cd命令） 251
10.1.3 列目錄內(nèi)容（ls命令） 251
10.1.4 創(chuàng)建新目錄（mkdir命令） 252
10.1.5 刪除目錄項（rmdir命令） 252
10.2 文件操作命令 252
10.2.1 復制文件（cp命令） 252
10.2.2 移動或重新命名文件（mv命令） 253
10.2.3 刪除文件（rm命令） 253
10.2.4 文件的鏈接（ln命令） 253
10.2.5 符號鏈接（ln –s命令） 254
10.2.6 報告兩個文件的差別（diff命令） 254
10.2.7 推測文件的類型（file命令） 255
10.2.8 查找文件（find命令） 255
10.2.9 改變文件的屬主（chown命令） 256
10.2.10 改變文件的存取權限（chmod命令） 257
10.2.11 設置文件創(chuàng)建方式屏蔽碼（umask命令） 257
10.2.12 存取DOS文件命令 258
10.3 顯示和打印命令 258
10.3.1 回應命令行上的參數(shù)（echo命令） 258
10.3.2 連接并顯示文件（cat命令） 258
10.3.3 分頁顯示（more命令和pg命令） 259
10.3.4 顯示文件的頭部（head命令）和尾部（tail命令） 259
10.3.5 打印文件（lp命令） 260
10.3.6 查看打印作業(yè)狀態(tài)（lpstat命令） 260
10.3.7 取消一個打印作業(yè)（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 過濾器 262
10.4.1 正則表達式 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 流編輯程序（sed命令） 265
10.4.5 模式掃描和處理語言（awk） 267
10.4.6 裁剪指定的列（cut命令） 268
10.4.7 組合數(shù)據(jù)列（paste命令） 268
10.4.8 建立“三通”（tee命令） 269
10.5 設備操作 269
10.5.1 顯示或設置日期和時間（date命令） 269
10.5.2 顯示磁盤空間（df命令） 270
10.5.3 顯示磁盤使用情況（du命令） 270
10.5.4 顯示或設置終端參數(shù)（stty命令） 270
10.5.5 磁帶歸檔（tar命令） 271
10.6 用戶信息與進程控制 272
10.6.1 獲取用戶信息 272
10.6.2 顯示進程狀態(tài)（ps命令） 272
10.6.3 掛起一段時間（sleep命令） 273
10.6.4 統(tǒng)計一個作業(yè)的執(zhí)行時間（time命令） 273
10.6.5 等待進程完成（wait命令） 273
10.6.6 殺死一個進程（kill命令） 273
10.6.7 忽略掛起和退出方法執(zhí)行（nohup命令） 274
10.6.8 設置命令的執(zhí)行環(huán)境（env命令） 274
10.7 壓縮和解壓縮 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 聯(lián)機手冊（man命令） 276
10.8.2 檢查拼寫
10.8.2 錯誤（spell命令） 277
10.8.3 文件加密crypt命令和des命令 277
10.8.4 規(guī)范化C程序格式（cb命令） 278
習題10 278
第11章 軟件開發(fā)工具 280
11.1 文本編輯器VI 280
11.1.1 VI概要 280
11.1.2 屏幕編輯命令 281
11.1.3 底行命令 286
11.1.4 在VI程序中
11.1.4 執(zhí)行Shell命令 289
11.2 C編譯系統(tǒng) 289
11.2.1 C編譯基本過程 289
11.2.2 預處理程序 291
11.2.3 編譯程序 293
11.2.4 匯編程序 293
11.2.5 連接／裝入程序 293
11.2.6 一個使用cc的綜合例子 295
11.3 庫的維護 295
11.3.1 庫的概念 295
11.3.2 庫的維護 296
11.3.3 動態(tài)庫 297
11.4 維護程序的
11.4 程序（Make） 298
11.4.1 Make使用初步 298
11.4.2 Make的內(nèi)部規(guī)則 300
11.4.3 Make中的宏 301
11.4.4 用Make維護庫 303
11.4.5 一個綜合例子 303
11.4.6 Make命令選項和參數(shù) 305
11.5 調(diào)試程序 306
11.5.1 調(diào)用sdb 307
11.5.2 sdb的調(diào)試命令 307
11.5.3 刪除調(diào)試信息strip 308
11.6 源代碼控制
11.6 系統(tǒng)（SCCS） 309
11.6.1 創(chuàng)建SCCS的初始版本 309
11.6.2 提取一個版本 310
11.6.3 建立一個新版本 311
11.6.4 顯示SCCS文件的歷史 311
11.6.5 SCCS的版本號結構 311
11.6.6 ID關鍵字 312
11.6.7 其他的SCCS的命令 312
11.7 其他的軟件開發(fā)工具 313
11.7.1 C程序檢查器Lint 313
11.7.2 詞法分析器和語法分析器 313
習題11 314
第12章 UNIX通信與環(huán)球網(wǎng)WWW 315
12.1 檢查計算機的連接情況 315
12.2 獲取遠程用戶信息 316
12.2.1 顯示誰在本地計算機登錄（rwho） 316
12.2.2 顯示遠程用戶
12.2.2 的信息（finger） 316
12.2.3 用戶名目錄服務（whois） 316
12.3 用戶間通話 316
12.3.1 給用戶發(fā)信息（write） 316
12.3.2 廣播式的消息
12.3.2 傳送工具（Wall） 317
12.3.3 遠程用戶對話（talk） 317
12.4 遠程登錄和執(zhí)行 318
12.4.1 基于UNIX系統(tǒng)的遠程登錄（RLogin） 318
12.4.2 通用的遠程登錄（telnet） 319
12.4.3 遠程Shell（RSH） 319
12.5 遠程文件拷貝和傳輸 319
12.5.1 遠程文件拷貝（RCP） 320
12.5.2 文件傳輸（FTP） 320
12.6 環(huán)球網(wǎng)WWW和瀏覽器 322
12.6.1 超文本和超媒體 322
12.6.2 超文本傳輸協(xié)議HTTP 323
12.6.3 統(tǒng)一資源定位器URL 323
12.6.4 超文本標記語言HTML 324
12.6.5 Form與CGI 324
12.6.6 網(wǎng)站設計語言 325
12.6.7 WWW的瀏覽程序 326
習題12 328
第13章 UNIX系統(tǒng)程序設計 329
13.1 文件系統(tǒng)程序設計 330
13.1.1 獲取文件的狀態(tài) 330
13.1.2 搜索目錄樹 330
13.2 用文件的系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)進程通信 333
13.2.1 利用文件的系統(tǒng)調(diào)用
13.2.1 實現(xiàn)信號燈 333
13.2.2 利用管道實現(xiàn)進程間通信 335
13.3 高級進程間通信 337
13.3.1 消息通信 337
13.3.2 共享內(nèi)存 339
13.3.3 信號燈 341
13.4 遠程進程間通信 344
13.4.1 Socket通信概述 344
13.4.2 Socket系統(tǒng)調(diào)用 345
13.4.3 Socket通信程序設計 347
13.5 一個系統(tǒng)程序綜合
13.5 設計的例子 350
習題13 361
第14章 Shell程序設計 362
14.1 Shell程序和參數(shù) 362
14.1.1 Shell程序 362
14.1.2 Shell程序的位置參數(shù) 363
14.2 Shell變量 363
14.2.1 用戶定義變量 363
14.2.2 系統(tǒng)定義變量 364
14.2.3 Shell定義變量 366
14.2.4 參數(shù)替換 367
14.2.5 引號機制 367
14.3 測試和求值 368
14.3.1 測試 368
14.3.2 求值 370
14.4 控 制 結 構 370
14.4.1 順序控制結構 370
14.4.2 if語句 371
14.4.3 case語句 373
14.4.4 for語句 373
14.4.5 while和until語句 375
14.4.6 break、continue、exit和return語句 376
14.4.7 遞歸 376
14.5 Shell內(nèi)部命令 376
14.6 Shell函數(shù) 379
14.7 Shell環(huán)境 379
14.8 Linux的BASH Shell 381
14.8.1 命令編輯和歷史 381
14.8.2 別名和特征變量 382
14.8.3 BASH Shell的環(huán)境文件 383
習題14 383
第15章 嵌入式Linux操作系統(tǒng) 385
15.1 Linux與嵌入式操作系統(tǒng) 385
15.1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義 385
15.1.2 嵌入式操作系統(tǒng)的特點 386
15.1.3 嵌入式Linux發(fā)展與應用 387
15.1.4 嵌入式Linux操作系統(tǒng)實現(xiàn)方法 388
15.2 嵌入式Linux操作系統(tǒng)構建 389
15.2.1 Linux系統(tǒng)的軟件層次 389
15.2.2 裁剪編譯內(nèi)核 390
15.2.3 準備Root文件系統(tǒng) 391
15.2.4 Root文件系統(tǒng)裁剪 392
15.2.5 制作root文件系統(tǒng)映像 394
15.3 嵌入式Linux操作系統(tǒng)安裝 396
15.3.1 嵌入式系統(tǒng)的啟動 396
15.3.2 安裝嵌入式系統(tǒng)引導程序 397
15.3.3 x86系統(tǒng)上嵌入式Linux映像安裝 399
15.4 嵌入式Linux軟件開發(fā)與調(diào)試 401
15.4.1 開發(fā)系統(tǒng)與目標系統(tǒng) 401
15.4.2 交叉編譯環(huán)境 402
15.4.3 嵌入式Linux軟件調(diào)試方法 404
15.5 嵌入式Linux操作系統(tǒng)實時性 407
15.5.1 嵌入式操作系統(tǒng)的實時性要求 407
15.5.2 Linux內(nèi)核與實時性 409
15.5.3 嵌入式Linux實時化技術 410
習題15 412
第3部分 系統(tǒng)和網(wǎng)絡管理篇
第16章 UNIX系統(tǒng)管理 415
16.1 系統(tǒng)的啟動和關閉 415
16.1.1 系統(tǒng)自舉 415
16.1.2 系統(tǒng)的運行級 415
16.1.3 初始化程序執(zhí)行的腳本（inittab） 416
16.1.4 系統(tǒng)初始化過程 417
16.1.5 系統(tǒng)的關閉 418
16.2 用戶管理 418
16.2.1 用戶管理涉及的文件 418
16.2.2 加入新用戶的過程 419
16.2.3 添加用戶命令（useradd） 420
16.2.4 刪除用戶的注冊（userdel） 421
16.3 謄清（更新）系統(tǒng)緩沖區(qū) 421
16.4 檢查和修復文件系統(tǒng) 421
16.5 構造、安裝和拆卸文件系統(tǒng) 423
16.5.1 建立特別文件（mknod） 423
16.5.2 構造文件系統(tǒng)（mkfs） 424
16.5.3 安裝文件系統(tǒng)（mount） 424
16.5.4 拆卸一個文件系統(tǒng)（umount） 425
16.6 定時運行程序 425
16.6.1 在指定時刻運行Shell程序（at） 425
16.6.2 時鐘精靈（cron） 426
習題16 427
第17章 UNIX系統(tǒng)網(wǎng)絡管理 428
17.1 配置TCP/IP 428
17.1.1 網(wǎng)絡軟件的安裝 428
17.1.2 設置TCP/IP文件 428
17.1.3 設置監(jiān)聽程序 430
17.2 網(wǎng)絡服務監(jiān)控進程 431
17.3 域名服務系統(tǒng) 432
17.3.1 域名服務 432
17.3.2 域名系統(tǒng) 433
17.3.3 域名解析 434
17.3.4 逆向域名解析 434
17.3.5 DNS數(shù)據(jù)庫 434
17.3.6 域名服務器的配置 435
17.4 網(wǎng)絡文件系統(tǒng)NFS 436
17.4.1 NFS的概念和原理 436
17.4.2 NFS服務器的設置 437
17.4.3 NFS客戶機的設置 438
17.5 電子郵政系統(tǒng) 440
17.5.1 郵件信箱 440
17.5.2 電子郵政設置文件 440
17.5.3 sendmail的設置文件 441
17.5.4 sendmail命令的參數(shù) 443
17.6 WWW服務器的配置 443
17.6.1 WWW服務 444
17.6.2 虛擬主機服務 447
17.6.3 代理服務器 448
習題17 449
參考文獻 450