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第1章　操作系统的基本概念1

1.1　定义1

1.2　操作系统在计算机系统中的地位1

1.3　操作系统的功能2

1.3.1　用户接口2

1.3.2　进程管理2

1.3.3　存储器管理3

1.3.4　设备管理3

1.3.5　文件管理3

1.3.6　网络功能3

1.3.7　信息保护和安全功能4

1.4　操作系统的主要性能指标4

1.4.1　系统的可靠性、可维修性、可用性4

1.4.2　系统吞吐量4

1.4.3　系统响应时间4

1.4.4　系统资源利用率4

1.4.5　可维护性4

1.4.6　可移植性4

1.5　操作系统的特性5

1.5.1　并发5

1.5.2　共享5

1.5.3　虚拟5

习题5

第2章　操作系统的形成与发展6

2.1　手工操作时期6

2.2　监控程序7

2.3　多道批处理操作系统8

2.4　分时操作系统9

2.5　实时操作系统9

2.6　个人操作系统10

2.7　网络操作系统11

2.8　分布式操作系统12

2.9　嵌入式操作系统13

2.9.1　概述13

2.9.2　手机操作系统13

2.9.3　其他嵌入式操作系统15

2.10　现代操作系统的发展16

2.10.1　微内核结构16

2.10.2　多线程16

2.10.3　对称多处理16

2.10.4　面向对象17

习题17

第3章　几种流行的操作系统18

3.1 UNIX18

3.1.1　概述18

3.1.2　历史18

3.1.3　UNIX的结构21

3.1.4　UNIX的主要应用版本22

3.2　Linux26

3.2.1　Linux的诞生26

3.2.2　Linux特性综述28

3.2.3　Linux的发行版本29

3.2.4　Linux操作系统的结构30

3.3　DOS、Windows32

3.3.1　MS-DOS32

3.3.2　Microsoft Windows32

3.4　Mac OS33

习题34

第4章　网络环境中的操作系统35

4.1　网络计算环境35

4.2　服务器36

4.3　服务器操作系统39

习题43

第5章　作业管理及批处理作业44

5.1　操作系统接口概述44

5.2　作业、作业步和作业流45

5.3　作业管理的功能46

5.4　作业的状态及其转换46

5.5　批处理作业47

5.5.1 程序接口47

5.5.2　批量型作业的组织结构49

5.5.3　作业控制50

5.5.4　作业的输入与输出50

5.5.5　作业调度51

习题53

第6章　交互型作业55

6.1　交互型作业的特点55

6.2　联机命令接口56

6.3　Linux系统中的联机命令56

6.4　X Window56

6.4.1　X Window系统的安装与配置56

6.4.2　桌面环境57

6.4.3　X Window编程60

习题60

第7章　程序和进程61

7.1　并发进程61

7.1.1　程序顺序执行及其特点61

7.1.2　程序并发执行及其特点62

7.2　进程的描述65

7.2.1　进程的引入和定义65

7.2.2　进程控制块（PCB）66

7.2.3　Linux的进程控制块68

7.3　进程的状态及其转换74

7.3.1　进程的不同状态74

7.3.2　状态转换模型74

7.3.3　Linux的进程状态76

7.4　进程的控制76

7.4.1　原语操作77

7.4.2　Linux中的进程控制（编程实现）81

7.5　线程86

7.5.1　线程的引入86

7.5.2　线程的概念87

7.5.3　引入线程的优点87

7.5.4　线程和进程的关系88

7.5.5　线程的状态及其转换88

7.5.6　Java中线程的状态及其转换89

7.5.7　用户级线程和内核级线程90

习题91

第8章　互斥和同步93

8.1　进程间的相互作用93

8.1.1　互斥94

8.1.2　临界资源和临界区94

8.1.3　互斥的解决方案95

8.1.4　信号量和P、V操作95

8.1.5　用P、V操作实现互斥96

8.1.6　同步97

8.1.7　用信号量实现进程同步98

8.1.8　经典的进程同步和互斥问题98

8.2　管程102

8.2.1 管程的引出102

8.2.2　管程的概念102

8.2.3　用管程实现同步103

习题105

第9章　死锁及饿死111

9.1　死锁的形成111

9.2　死锁的必要条件112

9.3　死锁的预防112

9.4　死锁的避免113

9.5　死锁的检测117

9.6　饿死的问题118

习题118

第10章　处理机调度121

10.1　概念121

10.1.1　进程调度的概念121

10.1.2　进程调度的功能121

10.1.3 引起进程调度的原因122

10.1.4　选择进程调度算法的因素122

10.1.5　进程调度的性能评价123

10.2　处理机调度的类型124

10.2.1　长程调度124

10.2.2　中程调度124

10.2.3　短程调度124

10.3　进程调度算法125

10.3.1　先来先服务调度算法125

10.3.2　优先级调度算法125

10.3.3　时间片轮转调度算法127

10.3.4　最短进程优先调度算法127

10.3.5　多级反馈队列调度算法127

10.4　多处理机调度129

10.4.1 多处理机系统简介129

10.4.2　多处理机操作系统132

10.4.3　多处理机调度134

10.5　Linux的进程调度136

10.5.1　Linux进程调度的时机137

10.5.2　进程的权值137

10.5.3　进程调度的实现138

10.5.4　进程调度的策略138

习题139

第11章　内存管理141

11.1　主存储器在计算机系统中的地位141

11.2　存储器的物理组织141

11.3　存储管理的研究内容143

11.4　存储组织、管理及策略144

11.5　地址重定位145

11.5.1　用户程序的主要处理阶段145

11.5.2　地址重定位145

11.6　分区存储管理146

11.6.1　单一分区146

11.6.2　固定分区146

11.6.3 可变分区（Variable Partition）148

11.6.4　空闲区的分配和回收150

11.6.5　分区的保护150

11.7　简单页式存储管理151

11.7.1 分区存储组织存在的问题及解决思路151

11.7.2　分页的方法151

11.7.3　页式存储组织的实现152

11.8　简单分段式存储管理154

11.8.1　实现原理154

11.8.2　逻辑地址的表示155

11.8.3　段表155

11.8.4　控制寄存器155

11.8.5　管理过程156

11.8.6　段式管理的特点156

11.9　覆盖技术156

11.10　交换（Swapping）技术157

11.11　虚拟存储管理技术和局部性原理157

11.12　虚拟页式存储管理技术158

11.12.1　思路158

11.12.2　扩充页表158

11.12.3　缺页中断158

11.12.4　置换算法159

11.12.5　性能问题160

11.12.6　页式管理的优缺点161

11.13　虚拟分段式存储管理技术161

11.14　段页式存储管理技术161

11.15　伙伴系统162

11.16　Linux的内存管理实现机构163

11.17　Linux的分页163

11.18　Linux的地址映射机制165

11.19　Linux的存储管理165

11.20　交换机制166

习题167

第12章　文件系统169

12.1　概述169

12.2　文件系统的引入169

12.3　文件系统的有关概念170

12.4　文件的逻辑结构与存取方法171

12.4.1　流式文件171

12.4.2　记录式文件171

12.5　文件的物理结构与存储设备的特点172

12.5.1　文件存储设备172

12.5.2　文件的物理结构173

12.6　文件存储空间管理175

12.6.1　位示图法175

12.6.2　空闲区表175

12.6.3　空闲块链176

12.7 目录管理176

12.7.1　文件目录的概念177

12.7.2　文件目录结构177

12.7.3　文件访问的实现178

12.7.4　文件的连接180

12.8　文件的保护和保密180

12.9　文件的使用181

12.10　Linux文件系统概述181

12.10.1　Linux文件系统的特点181

12.10.2　Linux文件系统的结构182

12.10.3　文件系统的注册182

12.10.4　树型目录结构183

12.10.5　文件系统的安装、卸载184

12.11　Ext2文件系统186

12.11.1　Ext2文件系统的磁盘布局186

12.11.2　Ext2文件系统的索引节点188

12.11.3　Ext2目录190

12.11.4 文件查找191

12.12　虚拟文件系统192

12.12.1　VFS的超级块192

12.12.2　VFS的索引节点194

习题196

第13章　设备管理200

13.1　概述200

13.1.1　外设的分类200

13.1.2　设备管理的目标和功能201

13.2　Linux的设备管理结构201

13.3　I/O控制方式202

13.3.1　设备控制器202

13.3.2　循环测试I/O方式（程序直接控制方式）203

13.3.3 中断技术及Linux的中断管理203

13.3.4　直接存储器访问DMA205

13.3.5　通道方式206

13.4　缓冲技术207

13.5　设备分配207

13.5.1　设备分配用数据结构207

13.5.2　设备分配策略208

13.6　Linux的设备管理209

13.7　Linux的设备驱动程序的框架212

13.8　Linux的块设备驱动程序214

13.9　Linux的字符设备驱动程序215

习题216

第14章　进程通信217

14.1　进程通信的概念217

14.2　最早的IPC方法：信号与管道218

14.2.1　信号218

14.2.2　管道220

14.3　System V通信机制225

14.3.1　消息队列225

14.3.2　信号量231

14.3.3　共享内存236

习题241

第15章　网络243

15.1　概述243

15.2　网络协议简介243

15.3　Linux网络的分层结构244

15.4　Linux的套接字及其缓冲区245

15.4.1　套接字在网络中的地位245

15.4.2　套接字的作用246

15.4.3　Linux套接字的层次246

15.4.4　套接字通信数据结构246

15.5　Linux网络协议的实现247

15.5.1 建立连接247

15.5.2　撤销连接247

15.5.3　数据发送247

15.6　Linux的网络设备接口248

15.6.1　结构248

15.6.2　设备注册249

习题250

第16章　分布式处理251

16.1　分布式操作系统251

16.2　客户机／服务器计算251

16.2.1 分布式环境的客户机／服务器模式252

16.2.2　三（多）层浏览器／服务器结构254

16.2.3　中间件254

16.3　分布式进程通信255

16.3.1　分布式消息传递255

16.3.2　远过程调用256

16.4　进程迁移257

16.4.1　概念257

16.4.2　进程迁移机制257

16.5　分布式环境下的互斥及死锁258

16.5.1　概念258

16.5.2　逻辑钟259

16.5.3　互斥算法259

16.5.4　死锁260

16.6　集群260

16.6.1　概念260

16.6.2　集群技术的分类261

16.6.3　Beowulf和Linux集群262

习题262

第17章　权限263

17.1　概述263

17.2　权限的含义263

17.3　授权264

17.4　文件权限264

17.5　文件权限的表示265

17.6　文件权限的设置267

习题269

第18章　安全270

18.1 安全问题270

18.2　安全评估272

18.3　安全风险275

18.4　身份验证277

18.5　密码系统278

18.6　入侵检测280

18.6.1　入侵检测系统的分类280

18.6.2　入侵检测系统的分析技术281

18.6.3　入侵检测系统的设置283

18.6.4　入侵检测系统的部署283

18.7　安全策略284

18.7.1　安全策略的内容284

18.7.2　安全策略的类型284

18.7.3　安全策略的制定286

18.8　SELinux287

18.8.1　传统Linux的缺点287

18.8.2　SELinux的主要改进287

18.8.3　SELinux的优点288

18.8.4　SELinux的主要结构289

18.8.5　SELinux的应用289

习题289

第19章　备份与恢复290

19.1　备份策略290

19.2　备份和恢复数据291

19.3　备份系统的结构292

19.4　磁带备份与恢复293

19.4.1　磁带备份介质293

19.4.2　备份内容294

19.4.3　备份工具294

19.5　磁盘备份与恢复295

19.5.1　磁盘容错技术295

19.5.2　第一级容错技术（SFT-Ⅰ）296

19.5.3　第二级容错技术（SFT-Ⅱ）296

19.5.4　廉价磁盘冗余阵列297

19.5.5　备份与恢复299

习题300

第20章　操作系统实验指导301

实验1　Linux操作入门302

E1.1 Linux的启动302

E1.2　Linux的登录303

E1.3　退出303

E1.4　关机303

E1.5　虚拟终端304

E1.6　超级用户与普通用户304

E1.7　上机指导305

E1.8　练习与思考305

实验2　Linux的文件与目录管理306

E2.1　Linux目录结构306

E2.2　文件和文件名308

E2.3 目录和目录名308

E2.4　文件和目录管理常用命令308

E2.5　上机操作310

实验3　几个常用命令、重定向和管道313

E3.1　几个常用命令313

E3.2　重定向和管道315

E3.3　上机指导319

实验4　vi编辑器的使用和Linux环境下的编程322

E4.1　vi编辑器322

E4.2　Linux环境下的编程325

E4.3　GCC编译器的使用325

E4.4　调试源程序326

E4.5　运行自己开发的程序327

E4.6　上机指导327

实验5　Linux的进程管理330

E5.1　几个进程相关主要命令330

E5.2　作业控制332

E5.3　观察系统动态的进程控制和进程调度的工具333

E5.4　上机指导334

实验6　shell脚本的编制338

E6.1　shell脚本的建立和执行339

E6.2　上机指导340

实验7　Linux文件系统349

E7.1　Linux树型目录结构349

E7.2　Linux的设备文件350

E7.3　文件系统的挂装及卸载350

E7.4　磁盘准备351

E7.5　上机指导352

实验8　Ext2文件系统的结构355

E8.1　观察Ext2文件系统的主要数据结构源程序355

E8.2　观察磁盘上的Ext2系统结构355

E8.3　观察文件的Ext2结构360

E8.4　观察目录的Ext2结构361

E8.5　观察目录下的Ext2文件结构363

E8.6　观察大文件的Ext2结构364

E8.7　删除文件后的Ext2结构的变化366

实验9　用户与用户管理367

E9.1　用户367

E9.2　用户组369

E9.3　上机指导371

实验10　配置和管理Internet服务373

E10.1　Web服务器的建立373

E10.2　MySQL数据库服务器安装和管理378

实验11　安全性设置381

E11.1 引导安全381

E11.2　文件安全382

E11.3　修改权限382

E11.4　网络安全383

E11.5　用户口令安全386

E11.6 内核安全388

实验12　Linux安装和删除389

E12.1　Red Hat Linux的安装389

E12.2　Linux的删除400

项目1　进程创建402

项目2　进程间通信403

项目3　Socket通信404

附录A　参考文献及参考网站405