交通923、927操作系统电子课件zgsosjiaoan

119二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿主讲教师：翟高寿（副教授）联系电话：(办)电子邮件：制作人：翟高寿制作单位：北京交通大学计算机学院《操作系统》219二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿第八章UNIX内核设计8.1UNIX系统概述8.2进程控制与调度8.3进程同步与通信8.4存储管理8.5设备管理8.6文件管理319二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿8.3进程同步与通信8.3.1sleep与wakeup同步机制8.3.2信号机制8.3.3管道机制8.3.4消息机制8.3.5共享存储区机制8.3.6信号量集机制419二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿sleep与wakeup同步机制引入理由核心态执行进程自主性特征sleep过程提升处理机执行级别以屏蔽所有中断设置睡眠状态及进程放入对应睡眠队列睡眠可中断性、进程优先级及进程切换wakeup过程提升处理机执行级别以屏蔽所有中断唤醒进程、进程装入及抢占式调度519二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿8.3进程同步与通信8.3.1sleep与wakeup同步机制8.3.2信号机制8.3.3管道机制8.3.4消息机制8.3.5共享存储区机制8.3.6信号量集机制619二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿信号机制（软中断）基本概念信号整数异常事件信号机制与中断机制同：异步通信方式及可屏蔽性异：有无优先级、处理程序响应及运行状态信号机制功能发送信号（kill系统调用、目标进程proc结构）信号处理方式设置（signal系统调用）信号处理要则719二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿8.3进程同步与通信8.3.1sleep与wakeup同步机制8.3.2信号机制8.3.3管道机制8.3.4消息机制8.3.5共享存储区机制8.3.6信号量集机制819二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿管道机制基本概念共享文件（读进程←→写进程）无名管道与有名管道构建方式（pipe/mknod系统调用）读写方式相同无名管道读写文件大小限定（仅使用直接地址项）进程互斥（索引结点上锁与否）管道读、写过程919二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿8.3进程同步与通信8.3.1sleep与wakeup同步机制8.3.2信号机制8.3.3管道机制8.3.4消息机制8.3.5共享存储区机制8.3.6信号量集机制1019二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿消息机制基本概念消息（格式化的可变长度的信息单元）消息队列（消息队列描述符、关键字）消息队列的建立与操作构建（msgget系统调用）操作（msgctl系统调用）消息的发送和接收发送（msgsnd系统调用）接收（msgrcv系统调用）1119二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿8.3进程同步与通信8.3.1sleep与wakeup同步机制8.3.2信号机制8.3.3管道机制8.3.4消息机制8.3.5共享存储区机制8.3.6信号量集机制1219二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿共享存储区机制基本概念不同进程虚地址空间共享同一主存区域共享存储区的建立与操纵构建（shmget系统调用）操纵（shmctl系统调用）共享存储区的附接与断开附接（shmat系统调用）断开（shmdt系统调用）1319二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿8.3进程同步与通信8.3.1sleep与wakeup同步机制8.3.2信号机制8.3.3管道机制8.3.4消息机制8.3.5共享存储区机制8.3.6信号量集机制1419二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿信号量集机制基本概念信号量（资源数量与操作值二元组）信号量集（若干个信号量及原子操作方式）信号量集数据结构信号量（结构[semval、sempid、w1、w2]）信号量集（信号量数组）信号量表（信号量集指针及大小、操作时间）信号量构建与操纵semget/semop系统调用1519二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿8.3进程同步与通信8.3.1sleep与wakeup同步机制8.3.2信号机制8.3.3管道机制8.3.4消息机制8.3.5共享存储区机制8.3.6信号量集机制1619二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿第八章UNIX内核设计8.1UNIX系统概述8.2进程控制与调度8.3进程同步与通信8.4存储管理8.5设备管理8.6文件管理1719二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿8.4存储管理8.4.1请求调页管理的数据结构8.4.2换页进程8.4.3请求调页1819二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿页表项和磁盘块描述项系统区表页表项磁盘块描述项页表物理块号年龄写时拷贝修改位访问位有效位保护位对换设备号设备块号存储器类型1919二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿页框数据表和对换使用表页框数据表页表数据表表项对换使用表表项对换使用表物理块号页状态页框引用计数逻辑设备设备块号空闲链表指针散列链表指针对换页号引用计数2019二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿请求调页用数据结构间关系虚地址1493K物理块号794对换设备1

设备块号2743页表项磁盘块描述项页表页框数据表引用计数1对换设备1

设备块号2743引用计数1对换使用表79427432119二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿8.4存储管理8.4.1请求调页管理的数据结构8.4.2换页进程8.4.3请求调页2219二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿换页进程增加有效页的年龄空闲页面数低于规定下限时唤醒换页进程普增策略与减至零方案页面换出处理方式修改页表项并插入空闲页链表换出页“写”至对换设备换出页重“写”至对换设备将换出页面写到对换设备上换出页链表页面数达到规定值时2319二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿8.4存储管理8.4.1请求调页管理的数据结构8.4.2换页进程8.4.3请求调页2419二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿请求调页有效性错误页面有效位为0（段违例或缺页）缺页在可执行文件上逻辑块号=>物理盘块号物理块分配、页表修改、页框表项散列化缺页在对换设备上逻辑块号=>对换盘块号物理块分配、页表修改、页框表项散列化缺页（共享页）在页面缓冲池中2519二月2023北京交通大学计算机学院翟高寿8.4存储管理8.4.1