【正文】 fdnew == 1) { printf(“ cannot create file %s\n” , argv[2])。 exit(1)。 } fdold = open(argv[1], O_RDONLY)。 if(argc != 3) { printf(“ need 2 arguments for copy program\n” )。 內(nèi)核（ kernel） 系統(tǒng)調(diào)用的集合及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用的內(nèi)部算法就形成操作系統(tǒng)核心 ? 用戶看法 進(jìn)程和文件是 UNIX操作系統(tǒng)中最基本的兩個(gè)概念（抽象） 進(jìn)程： 所有處在運(yùn)行期間的程序?qū)嵗际沁M(jìn)程 一個(gè)進(jìn)程就是處在運(yùn)行期間的一個(gè)程序?qū)嵗? 涵蓋所有的動(dòng)態(tài)概念 文件： 所有靜態(tài)的無(wú)形數(shù)據(jù)和有形硬件設(shè)備 源程序、命令、圖片、郵件、 打印機(jī)、內(nèi)存、磁盤等 文件系統(tǒng) / bin usr etc home tmp dev who ls bin lib rc ttys st teach tty0 hd02 admin hwconf liu wang chen aa dir2 save UNIX文件系統(tǒng)樹(shù)示例 UNIX文件系統(tǒng)的特征 ： 樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu) 樹(shù)根、樹(shù)枝、樹(shù)葉、路徑 對(duì)文件數(shù)據(jù)的一致對(duì)待 文件為有序無(wú)格式的字節(jié)流，邏輯意義由使用者解釋 文件管理 建立、刪除、修改、備份、移動(dòng)、替換 存儲(chǔ)空間的分配和釋放 文件的訪問(wèn)和保護(hù) 索引節(jié)點(diǎn)（ inode）、文件描述符 (fd) 用戶分組、權(quán)限劃分 設(shè)備文件管理 統(tǒng)一各外部設(shè)備的訪問(wèn)模式 char buffer[2048]。 ? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 硬件 內(nèi)核 kernel sh who date wc vi grep date ls app_1 app_2 app_n UNIX操作系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)調(diào)用（ system call） 以函數(shù)形式提供給核外的命令和上層應(yīng)用系統(tǒng)使用的一組程序，涵蓋操作系統(tǒng)的所有功能。2021年 6月 15日 UNIX_Linux 操作系統(tǒng)內(nèi)核結(jié)構(gòu) 電子科技大學(xué)信軟學(xué)院 教 師 介 紹 劉玓 教授 大型主機(jī)教學(xué)團(tuán)隊(duì)主任 大型主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)安全工程系主任 Email： 主要研究方向：操作系統(tǒng)、大型主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 課 程 概 述 一．課程內(nèi)容簡(jiǎn)介 講授范圍 具體的技術(shù)系統(tǒng)及其算法和實(shí)現(xiàn)流程，而不是操作系統(tǒng)基本原理； 通用操作系統(tǒng)的現(xiàn)狀和分類 DOS類 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率低、安全性低 UNIX類 運(yùn)行高效、結(jié)構(gòu)通用、安全可靠、適應(yīng)能力強(qiáng)、系統(tǒng)較復(fù)雜 MVS類 功能強(qiáng)大、處理能力巨大、系統(tǒng)復(fù)雜、較封閉 大巨型機(jī) + z/OS 小中型機(jī) + UNIX 微型機(jī) + Windows 功能強(qiáng)大 簡(jiǎn)單易用 根本特點(diǎn) 分時(shí)多用戶、開(kāi)放性 分時(shí)多用戶： 多個(gè)用戶多個(gè)進(jìn)程同時(shí)在一個(gè)系統(tǒng)中運(yùn)行 系統(tǒng)資源高度共享、有效協(xié)調(diào) 開(kāi)放性： 標(biāo)準(zhǔn)化 —— 結(jié)構(gòu)上的一致性 可移植性 —— 應(yīng)用軟件的編碼及系統(tǒng)應(yīng)用接口 可互操作性 —— 可保持用戶原來(lái)的使用習(xí)慣 異種機(jī)之間的互操作 教學(xué)難點(diǎn) 多用戶多進(jìn)程 —— 同步 /互斥、數(shù)據(jù)一致性、訪問(wèn)安全性 開(kāi)放性 —— 硬件依賴性、結(jié)構(gòu)伸縮性、廣泛適應(yīng)性 二、教學(xué)目的 了解主流操作系統(tǒng)的發(fā)展方向 低端操作系統(tǒng) VS 高端操作系統(tǒng) 掌握 UNIX類操作系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主要算法 文件、文件系統(tǒng)、進(jìn)程、時(shí)鐘、輸入輸出 學(xué)習(xí)大型程序設(shè)計(jì)的方法和理念 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能流程、數(shù)據(jù)安全、思維模式 奠定系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ) 功能選擇、層次劃分、應(yīng)用系統(tǒng)模式的確定 三、教材 《 UNIX操作系統(tǒng)設(shè)計(jì) 》 （ The Design of the UNIX Operating System） （美） Maurice 著 陳葆玨 王旭 柳純錄 馮雪山 譯 機(jī)械工業(yè)出版社 2021年 10月出版 四、考核說(shuō)明 本課程為 “ 考查 ” ，請(qǐng)以選 “ 考試 ” 的同學(xué)進(jìn)行更正。 成績(jī)構(gòu)成：平時(shí)成績(jī) + 期末報(bào)告 第一章 系統(tǒng)概貌 ? 發(fā)展?fàn)顩r 發(fā)展歷史及版本 1970年 Ken Thompson 和 Dennis Ritchie PDP7 匯編語(yǔ)言 UNICS 1971年 PDP11 匯編語(yǔ)言 UNIX 1972年 增加管道功能 1973年 Dennis Ritchie B language C language 重寫 UNIX 第一個(gè)高級(jí)語(yǔ)言 OS 1975年 對(duì)外發(fā)表 UNIX 大學(xué)和科研單位應(yīng)用 1978年 第一個(gè)商業(yè)版本 我國(guó)開(kāi)始深入研究應(yīng)用的最早版本 System III 1981年 完全轉(zhuǎn)向?yàn)樯鐣?huì)提供的商品軟件 System V 1983年 系統(tǒng)功能穩(wěn)定完善 公布號(hào) : 、 、 、 、 、 、 現(xiàn)在最后版本為 System V Release 4 (SVR4) 主要分支和兼容版本 ?BSD 加州大學(xué)伯克利分校 ?XENIX/OpenServer Microsoft、 SCO公司 ?HPUX HP公司 ?AIX IBM ?Solaris SUN公司 ?IRIX SGI公司 ?Ultrix DEC公司 ?Linux 開(kāi)放源代碼 基本功能特征 ① 交互式分時(shí)多用戶 ? 人機(jī)間實(shí)時(shí)交互數(shù)據(jù) ? 多個(gè)用戶可同時(shí)使用一臺(tái)機(jī)器 ? 每個(gè)用戶可同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù) ② 軟件復(fù)用 ? 每個(gè)程序模塊完成單一的功能 ? 程序模塊可按需任意組合 ? 較高的系統(tǒng)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)效率 ③ 可移植性強(qiáng) ? 數(shù)千行匯編碼 , 數(shù)十萬(wàn)行 C語(yǔ)言代碼 ④ 配置靈活 , 適應(yīng)性強(qiáng) ? 小內(nèi)核 , 參數(shù)靈活可調(diào) ? 核外應(yīng)用系統(tǒng) , 任意裁減 ? 限制規(guī)則很少 ⑤ 界面方便高效 ? 內(nèi)部 : 系統(tǒng)調(diào)用豐富高效 ? 外部 : shell命令靈活方便可編程 ? 應(yīng)用 : GUI 清晰直觀功能強(qiáng)大 ⑥ 安全機(jī)制完善 ? 口令、權(quán)限、加密等措施完善 ? 抗病毒結(jié)構(gòu) ? 誤操作的局限和自動(dòng)恢復(fù)功能 ⑦ 多國(guó)語(yǔ)言支持 ? 支持全世界現(xiàn)有的幾十種主要語(yǔ)言 ⑧ 網(wǎng)絡(luò)和資源共享 ? 內(nèi)部 : 多進(jìn)程結(jié)構(gòu)易于資源共享 ? 外部 : 支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 說(shuō)明： 其它操作系統(tǒng)可能包含部分上述 UNIX的特征，但非全部（如 NT就有部分多用戶系統(tǒng)特征） 這些特征有些是核心直接實(shí)現(xiàn)的，有些是由核心提供實(shí)現(xiàn)這種特征的方便性和可能性，而由使用者來(lái)實(shí)現(xiàn)的。是應(yīng)用程序請(qǐng)求操作系統(tǒng)服務(wù)的唯一通道。 main(int argc, char *argv[]) { int fdold, fdnew。 exit(1)。 if (fdold == 1) { printf(“ cannot open file %s\n” , argv[1])。 } fdnew = creat(argv[2], 0666)。 exit(1)。 exit(0)。 while((count = read(old, buffer, sizeof(buffer))) 0) write(new, buffer, count)。 文件的 幻數(shù) （ magic number） 機(jī)器類型 程序入口點(diǎn) 文件頭 正文段 數(shù)據(jù)段 工作變量段 BSS （符號(hào)表、重定位信息等） 進(jìn)程： 程序的一次執(zhí)行實(shí)例 一個(gè)程序可同時(shí)有多個(gè)實(shí)例；系統(tǒng)中可同時(shí)有多個(gè)進(jìn)程 父進(jìn)程： 調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 fork的進(jìn)程 子進(jìn)程： 由系統(tǒng)調(diào)用 fork產(chǎn)生的新進(jìn)程 執(zhí)行程序： 調(diào)用 execl, 用被執(zhí)行程序的內(nèi)容覆蓋本進(jìn)程地址空間 abc 執(zhí)行 abc xyz 用 xyz覆蓋 abc 執(zhí)行 xyz xyz 例子： 執(zhí)行可運(yùn)行文件 copy，其功能是拷貝文件，其運(yùn)行格式為： copy oldfile newfile 另一個(gè)名為 cpfile的程序具體調(diào)用 copy，其源程序如下： main(int argc, char *argv[ ]) { if (fork() == 0) execl(“ copy” , argv[1], argv[2]], 0)。 printf(“ copy done\n” )。 date。 cat file3 。 構(gòu)件原語(yǔ) “軟件復(fù)用”和“模塊組裝”理念 程序內(nèi)部： 簡(jiǎn)單功能劃分；純代碼設(shè)計(jì) 程序外部： 使用構(gòu)件原語(yǔ)進(jìn)行功能重疊和組裝 UNIX包含兩種構(gòu)件原語(yǔ)： ① 輸入輸出重定向 ② 管道 I/O重定向（ I/O redirect）： 一個(gè)進(jìn)程