操作系统复习资料课件

操作系统复习资料课件目录contents操作系统概述进程管理内存管理文件系统设备管理操作系统的安全与维护01操作系统概述定义操作系统是计算机系统中的核心系统软件，负责管理和控制计算机硬件和软件资源，为用户和应用程序提供一个方便、高效、安全和可靠的工作环境。功能操作系统的主要功能包括资源管理、进程管理、内存管理、文件系统管理、用户界面等。操作系统的定义与功能桌面操作系统、服务器操作系统、移动设备操作系统等。按应用领域分按授权方式分按内核结构分开源操作系统、闭源操作系统。单用户单任务操作系统、单用户多任务操作系统、多用户多任务操作系统。030201操作系统的分类进程是计算机中的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程管理内存管理主要负责内存空间的分配、回收、保护以及扩充。内存管理文件系统管理主要负责对磁盘上的文件进行存储和管理，包括文件的创建、读写、修改、删除等操作。文件系统管理用户界面提供了用户与计算机系统交互的方式，包括命令行界面和图形用户界面等。用户界面操作系统的基本原理02进程管理进程是计算机中的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程的定义操作系统通过进程控制来管理系统资源，包括创建、撤销、切换等操作。进程的控制进程在运行过程中会处于不同的状态，如就绪、等待、运行等状态，这些状态之间的转换由进程调度控制。进程的状态用于对进程进行控制和操作的原语包括创建、撤销、切换等。进程的控制原语进程的定义与控制进程调度进程通信信号机制管道通信进程的调度与通信进程间可以通过消息、共享内存等方式进行通信，通信过程中需要遵循一些规则和协议。操作系统提供信号机制来通知进程发生了某个事件或异常，进程收到信号后可以做出相应的处理。管道是一种半双工的通信方式，两个进程可以通过管道进行数据交换。进程调度是操作系统内核的一部分，负责管理和分配系统资源，根据一定的策略从就绪队列中选择进程执行。ABCD死锁定义在多道程序系统中，两个或多个进程无限期地等待对方释放资源的情况称为死锁。饥饿定义如果一个进程长时间得不到运行，则称该进程发生了饥饿。饥饿的解决方法可以通过一些策略来避免或解决饥饿问题，如优先级调度、时间片轮转等。死锁的四个必要条件互斥条件、请求与保持条件、不剥夺条件、环路等待条件。当这四个条件同时满足时，系统将发生死锁。死锁与饥饿问题03内存管理VS操作系统根据程序的需求，为其分配一定大小的内存空间。这些内存空间可以是连续的，也可以是不连续的。当程序运行完成后，操作系统会回收这些内存空间，以便为其他程序分配内存。内存回收当程序结束运行时，操作系统会回收其占用的内存空间。回收的方式可以是立即释放，也可以是延迟释放。立即释放意味着立即将内存空间返回给操作系统，而延迟释放则是指将内存空间标记为可用，但并不立即返回给操作系统，而是在需要时再进行回收。内存分配内存的分配与回收通过将内存分为虚拟内存和物理内存两个部分，操作系统可以实现多任务并发执行。每个任务都只能访问自己的虚拟内存，而不能访问其他任务的虚拟内存。这样就可以隔离不同任务之间的内存访问，保证数据安全。虚拟内存缓存技术是一种提高内存访问速度的技术。通过将经常访问的数据存储在缓存中，可以减少对内存的访问次数，提高程序的运行效率。缓存一般分为硬件缓存和软件缓存两种。硬件缓存是指在CPU中设置的缓存，而软件缓存则是指操作系统在内存中设置的缓存。缓存技术虚拟内存与缓存技术内存保护为了防止程序之间互相干扰和破坏，操作系统需要对内存进行保护。这种保护可以包括对内存的读写权限控制、对内存的保护区域设置等。通过这些措施，可以防止程序非法访问其他程序的内存空间，保证数据的安全性。内存共享在一些多任务操作系统中，多个任务可以共享一部分内存空间。这种共享可以减少内存的浪费，提高内存的使用效率。但同时，也需要采取一些保护措施，以防止不同任务之间的数据冲突和互相干扰。内存保护与共享04文件系统文件结构文件系统通常采用树形结构来组织文件，根目录下可以包含子目录和文件，子目录也可以包含子目录和文件，形成一个层次结构。文件文件是操作系统中最重要的抽象概念之一，它是数据的集合，可以包含文本、图像、音频、视频等数据。文件属性每个文件都有一系列属性，包括文件名、文件大小、创建时间、修改时间等。这些属性存储在文件的元数据中。文件的基本概念与结构文件的创建在文件系统中创建一个新文件通常需要先打开一个已存在的目录，然后使用文件系统的API来创建一个新文件。在创建文件时，需要指定文件名和文件类型。文件的读写文件系统提供了许多API来读取和写入文件内容。例如，可以使用read()和write()系统调用来读取和写入文件内容。此外，还可以使用其他一些API来追加内容到文件末尾、截断文件等。文件的删除在文件系统中删除一个文件需要先打开该文件，然后使用文件系统的API来删除该文件。在删除文件时，需要指定文件名和文件类型。删除操作完成后，文件系统会回收该文件的资源并将其从目录树中删除。文件的创建、读写与删除010203缓存机制为了提高读取文件的效率，文件系统通常会使用缓存机制。当一个文件被读取时，文件系统会将该文件的元数据和内容缓存在内存中，以便下次读取时可以直接从内存中获取数据，而不需要再次从磁盘中读取。并发控制在多用户或多进程环境下，多个用户或进程可能需要同时访问和修改同一个文件。为了防止数据不一致和冲突，文件系统需要实现并发控制机制。常见的并发控制机制包括锁机制和时间戳等。磁盘优化由于大部分文件都存储在磁盘上，因此磁盘优化对于提高文件系统的性能非常重要。为了提高磁盘读写效率，可以采用一些技术手段，如预读、延迟写、合并写等。文件系统的性能优化05设备管理根据设备的性质和功能，设备可以划分为串行设备、并行设备、虚拟设备等。设备分类操作系统对设备的控制方式有多种，包括程序控制方式、中断控制方式、直接控制方式和通道控制方式。设备控制方式设备控制器是操作系统中负责控制设备的核心部件，它能够通过与设备的交互，实现设备的启动、停止、数据传输等功能。设备控制器设备的分类与控制方式通过使用缓冲区，减少设备读写操作的次数，提高设备的利用率和性能。缓冲技术通过多线程或进程并发执行，实现多个设备的并行操作，提高系统的整体性能。并发技术将物理设备进行抽象，以虚拟设备的形式提供给用户使用，提高设备的共享性和利用率。虚拟技术输入输出操作的优化确保数据的完整性，防止数据被篡改、删除或损坏。数据完整性确保数据不被非授权访问或泄露。数据保密性防止设备被非法使用或被恶意攻击，例如防止病毒或黑客的入侵。设备安全性数据保护与安全问题06操作系统的安全与维护备份策略备份方法恢复策略恢复方法操作系统的备份与恢复01020304制定定期备份和不定期备份的计划，以防止数据丢失。使用全备份、增量备份和差异备份等方式进行数据备份。制定应急预案，以便在发生故障时快速恢复数据。通过备份文件进行数据恢复。优化方法通过调整系统参数、升级硬件等方式提高系统性能。负载均衡通过负载均衡技术将网络流量分配到多个服务器上，以提高网站的可扩展性和稳定性。监控工具使用系统性能监控工具，如