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2.1 虚拟化 CPU 3

第

章

操

作

系

统

介

绍

󰵭󱄴󳇌󰳽󱾢󰪞󲋌󲒰󳇏󱿜󳙴󰑥󳆶󰏃󲒠󱄶󲾴󳅲󲅨󰴋󱿜󰑠󳖡󲸝󰯇󱱕

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󰰀 Bryant / O’Hallaron 󱱕[BOH10]󳛎󰰀󱳉󰔤󳫪󱱕

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󰑥󳆶󱱕󰚖󰭁󱳉󳆐󳮿󰄩󰺑󰶶󰴲󳏄󳔽󰭁󲄚󰅝󰟡󳖪󰴲󰣘

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󰚖󱄶󳖬󲸝󲽒󰰀󳅺󲋌󲒰󰯤󱫹

󰅯󳰖󰳚󲉌󳕀󳋰󳋴󳅺󱿜󰑠󳖡󲸝󰕨󰆊󰯤󱫫󲟄󳆉󰯇󳖡󲸝󱿜󰑠󳆉

󱿜󰑠󰄩󳅺󱿜󰑠󲛎󳆏󲉌󱱕󰳚󳍴󱱕󰎶󳖪󳕀󱿁󰪞

󲋌󲒰Operating SystemOS



󰅔󳋰󳋴󱸿󲋌󲒰󰮳󰯤󱫹󱄴󱸿󴂩󰬙󳖡󲸝

关键问题：如何将资源虚拟化

我们将在本书中回答一个核心问题：操作系统如何将资源虚拟化？这是关键问题。为什么操作系统

这样做？这不是主要问题，因为答案应该很明显：它让系统更易于使用。因此，我们关注如何虚拟化：

操作系统通过哪些机制和策略来实现虚拟化？操作系统如何有效地实现虚拟化？需要哪些硬件支持？

我们将用这种灰色文本框来突出“关键（crux）问题”，以此引出我们在构建操作系统时试图解决

的具体问题。因此，在关于特定主题的说明中，你可能会发现一个或多个关键点（是的，cruces 是正确

的复数形式），它突出了问题。当然，该章详细地提供了解决方案，或至少是解决方案的基本参数。

󲽒󳖪󱚊󰪞󲋌󲒰󲽒󱫹󱾞󳗫󱫹󱱕󰡑󰴀󰟢󱿁󲰫󰢰virtualization

󰈂󰰀󳇅󰪞󲋌󲒰󰇗󱠺󱧗physical󳌕󱑡󱧗󰄩󰟧󱺒󱲩󳔽󰤳󰳅󳗫󱫹󰳅

󰔋󰳅󰯤󱫹󱱕󲰫󰢰󰔳󰓠󱄵󰟢󰳚󰯇󰇗󰪞󲋌󲒰󱿁󲰫󰢰󰴋virtual machine

󰔤󱜇󳅺󱫹󰠈󳆚󰪞󲋌󲒰󲗝󱫹󲰫󰢰󰴋󱱕󲛎󳖡󲸝󱿜󰑠

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󰔤󱜇󱦁󱧗󲚝󳆉󰗻󲗝󰗦󱱕󰚖󳅺󱿜󰑠󳖡󲸝󰕨󰳅󰖼󱃲󰠸󲸝󰴲󰣘󱫫󲟄󰑠󰠸󲸝󰑇󰅝󰟡󰅔

󳖪󰰀󰟢󳖪󳞝󰖔󱱕󳮿󳹩󰟢󰖔󰭁󱿜󰑠󰠑󳆏󱱕󲅑󰿲󰣘󰣚󱜸󰳚󰑠󳹋󰑠󱱕󰮊󰓠󳗡󰴲󰠸󲸝

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super visor󱫫󲟄󰥸󱿜󰑠master control program󰰏󱜇󲗖󳍈󰴶󰳚󳖘

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4 第 2 章操作系统介绍

󳜞󰄩󰟧󳆐󳮿󰭘󰪞󲋌󲒰󳖩󰦡󰥶API󳇔󱫹󰅯󳰖󱱕󰪞

󲋌󲒰󰦡󱱏󲋌󲒰󳇔󱫹system call󳅺󰑥󱫹󱿜󰑠󳇔󱫹󱬂󰪞󲋌󲒰󰦡󳖪󳇔󱫹

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󰯇󲹼󱿁󳌕󱑡󲅲󱧗resource manager󱆠  CPU󰄩󱺒󱲩󳛎󰰀󲋌󲒰󱱕󳌕󱑡resource

󱄵󰪞󲋌󲒰󰠿󱓥󱱕󲽒󲾣󲡃󰈂󰰀󲅲󱧗manage󳖪󳌕󱑡󴂩󰬙󰟧󰑄󰟧󲗖󰅯

󳰖󲗔󲰢󳆉󲛎󱱕󱲿󰷘󰳅󱧗󲾴󰪞󲋌󲒰󱱕󲾣󲡃󰟢󰴶󱳜󰄡

2.1 虚拟化 CPU

 2.1 󰈦󱼋󰟢󱱕󲃽󱿜󰑠󰅯󳰖󰅔󱉲󰳚󱱕󱫹󰅔󰠑󱱕󰰀󳇔󱫹 Spin()

󰭁󳆶󰭁󰺑󰶶󰯇󳯅󰑇󳖡󲸝󱾣󳖥󱜇󰅔󰠤󱫹󰠈󲸝

󱱕󰄨󲃷󰑇󱳅󳞞󳖪󰸈

1 #include <stdio.h>

2 #include <stdlib.h>

3 #include <sys/time.h>

4 #include <assert.h>

5 #include "common.h"

7 int

8 main(int argc, char

argv[])

9 {

10 if (argc != 2) {

11 fprintf(stderr, "usage: cpu <string>\n");

12 exit(1);

13 }

14 char

str = argv[1];

15 while (1) {

16 Spin(1);

17 printf("%s\n", str);

18 }

19 return 0;

20 }

 2.1 󲅑󱼋󰕻󱦀󰠤󱱕󱷒cpu.c

󳆏󰟢󰇗󳖪󰭘󰄩 cpu.c󰑇󰅫󱧗󰟧󰳚󰯇󱿁 CPU󱱕󲋌󲒰

󲓧󳆢󳖡󲸝󰅔󰰀󰟢󰇗󱳜󱱕󰆊

prompt> gcc -o cpu cpu.c -Wall

prompt> ./cpu "A"

2.1 虚拟化 CPU 5

C

prompt>

󳖡󲸝󰳚󳍴󲋌󲒰󰓑󳖡󲸝󱿜󰑠󰯇󳆶󱿜󰑠󳞞󰺑󰶶󰯇󳯅󱳅󱾣󳩰󳖘

󱾣󳩰󳖘󱷒󰠤󱫹󰠈󱱕󰄨󲃷󰳽󰄨󱆞A󰑇󲒸󲒾󱊹󰛠󳆶󱿜󰑠

󰇗󱈉󳖭󳖡󲸝󰳚󰣚Control-c󳖪 UNIX 󱱕󲋌󲒰󰇗󲒙󱄳󳖡󲸝󱱕󱿜󰑠

󰠞󲛎󱄳󳖡󲸝󳆶󱿜󰑠

󱦁󳅺󰟢󰸈󱱕󰚖󳖪󱃲󳅺󰟢󳖡󲸝󱿜󰑠󱱕󳆉󰅯

2.2 󰈦󱼋󳖪󱿞󰴓󱱕󰄡󱱕󲒤󰵭

prompt> ./cpu A & ; ./cpu B & ; ./cpu C & ; ./cpu D &

[1] 7353

[2] 7354

[3] 7355

[4] 7356

...

 2.2 󰯇󳖡󲸝󳆉󱿜󰑠

󱦁󰚖󰓑󰕨󰳚󳍴󰈎󲅲󰟢󰳚󱧗󳖪 4 󱿜󰑠

󰯇󳖡󲸝󳖪󱾞󴄥󱊦󰰀󱫰󱱕



󰅯󳆒󰯟󱸽󱱕󰏿󰪞󲋌󲒰󳋰󳋴󰦡󳖪󱾞󳈲illusion󲋌󲒰󰢶󰳚

󳴯󰐉󱱕󲰫󰢰 CPU 󱱕󳈲󰇗 CPU󰟧󰇠󳚹󳔽󰤳󱳜󰮱󳰡󰭁󳞠󱱕 CPU

󲗝󳅺󳆉󱿜󰑠󱳜󰯇󳖡󲸝󳖪󰈂󰰀󰠑󳇤󱱕󲰫󰢰 CPUvirtualizing the CPU󳖪󰰀󰳽

󲃽󳚹󱱕󱊹󱚊

󰔤󱜇󲽒󳖡󲸝󱿜󰑠󰑇󱄳󰅔󰟧󳆚󰪞󲋌󲒰󳖡󲸝󱿜󰑠󳳑󲽒󰳚󰥶API

󱫹󰅔󰇗󳳑󱈓󳖏󲒪󰪞󲋌󲒰󰟢󰇗󰳽󳅹󳆋󳖪 API󰅯󰅔󰰀

󰭁󱫹󰠈󰪞󲋌󲒰󱱕󲽒󰮊󰓠

󲛎󳖩󱊹󰛠󱃲󳖡󲸝󱿜󰑠󱱕󲛎󰓦󱾞󰮁󳮿󳹩󰵭󱿜



󳇈󱊹󰛠󰟢󱫹

& 󲃷󰯇󳖡󲸝  󳖬󱿜󳖪󰸈 tcsh shell 󱱕󳖡󲸝󳖪󰛠󱴑󱫹󰠈󲛎󲂜

󳖪󰄡󰰀󳖡󲸝󱱕󱿜󰑠󳯅󱱕󳆉󰟢 tcsh 󰯇󳖡󲸝󱿜󰑠󰵭󱫹󱱕󰰀

󱱕 shell bash󰅔󱱕󰎶󱧗󱿞󰳚󳆷󲒗󰙀󳇈󳯖󳇌󲒐󰭘󰸴

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