操作系统

摘自-骏马金龙操作系统篇的学习总结

 https://www.junmajinlong.com/os

并行

伪并行-并发

一般电脑通过分时系统来完成类似条同时运行多个进程的假象，其实是由于CPU在进程之间快速切换所达成的效果，如果想真正的达成这种并行的效果，则必须要使用多核CPU，一个核心可以单独执行一个进程，从而达到并行的效果

伪并行-执行过程

比如有ABC三个进程，CPU先会执行A，然后会被调度器调度执行下一个程序，A执行的时间成为时间片，切换到C的时候会保存A的上下文通俗讲就是A执行到了哪里，下次切换回来可以继续执行

进程调度器

影响进程调度器的两个重要指标有相应时间和周转时间，时间越短说明执行的越快，可以给用户更好的体验，这些任务会被优先执行

除了这些进程还有优先级，称为抢占式多任务处理，优先级越高，被CPU执行的可能越大

内核态和用户态

为啥要有两种状态？

一般可以这样区分，操作系统管理的就是内核态进程，用户管理的是用户态进程，内核态的进程拥有管理资源的最高权限，分状态总而言之就是限制用户的权限，这两种状态描述的是一个进程的工作状态

中断

中断就是改变CPU的正常执行流程，让他回到操作系统的控制

硬件中断

任何硬件都有自己的IRQ(中断请求)，比如时钟中断，当进程消耗完一个时间片，即产生一个中断，让操作系统可以调度到下一个进程

硬盘IO中断，硬盘读取数据完成，即产生中断，让操作系统做后续处理

软件中断

主要涉及内核态和用户态的切换，trap和return-from-trap

系统调用(system call)

用户进程工作在用户态，它是受限的，很多涉及到硬件的都无法执行，所以它只能请求操作系统去执行，并把结果返回给用户进程

案例

理解系统调用其实很简单，比如有一个程序想要读取a.log文件（例如head -n 1 a.log），读取之前必须先打开文件，但是用户进程是没有权限打开文件的，所以用户进程只能发送一个open()的系统调用请求操作系统去帮忙打开这个文件，操作系统打开这个文件后会将打开的结果——文件描述符交给用户进程，用户进程通过这个文件描述符就能去操作这个文件。再进一步，用户进程想要从这个打开的文件中读取一行数据，用户进程是没有权限读取文件的，只能发送一个read()系统调用请求操作系统去读取这一行数据，操作系统读取这行数据后就能交给用户进程。

中断总流程

1.发起系统调用，请求操作系统帮忙执行某些操作，这会产生软中断；
2.软中断导致陷入内核，CPU控制权交给操作系统，操作系统处理中断，即执行被请求的操作；
3.如果一切正常，操作系统在完成操作后会恢复到断点处继续向下执行，这会回到用户态；
4.用户进程取得操作系统操作的成果，继续向下执行。