Operating Systems Three Easy Pieces

《Operating Systems Three Easy Pieces》，更新于2018.10.3日. A book about modern operating systems. Topics are broken down into three major conceptual pieces: Virtualization, Concurrency, and Persistence. Includes all major components of modern systems including scheduling, virtual memory management, disk subsystems and I/O, file systems, and even a short introduction to distributed systems. ### 操作系统三大部分 《Operating Systems Three Easy Pieces》是一本深入浅出介绍现代操作系统的书籍，由Remzi H. Arpaci-Dusseau和Andrea C. Arpaci-Dusseau共同撰写，并免费发布在其官方网站上。本书将操作系统的核心概念拆分为三个主要部分：虚拟化、并发性和持久性，并通过这些核心主题来展开讨论现代操作系统的关键组成部分，包括调度、虚拟内存管理、磁盘子系统与输入输出管理、文件系统乃至分布式系统的简短介绍。 ### 虚拟化 虚拟化是操作系统提供的一项关键功能，它允许计算机硬件资源（如CPU、内存、磁盘空间等）被抽象成多个逻辑实例，使得单个物理资源能够同时支持多个独立的应用程序或用户。这种技术在多任务处理环境中至关重要，因为它可以提高资源利用率并增强安全性。例如，在虚拟内存管理中，操作系统为每个进程创建一个虚拟地址空间，这些虚拟地址空间相互隔离，即使物理内存有限，也可以使每个进程感觉自己拥有一个完整的内存空间。 ### 并发性 并发性是指操作系统支持多个进程或线程同时执行的能力。在现代计算环境中，多个应用程序通常需要共享处理器和其他系统资源。操作系统通过调度策略来管理这些进程或线程的执行顺序，确保它们可以高效地运行而不会互相干扰。例如，调度算法会根据优先级或其他标准决定哪个进程应获得CPU时间片。此外，操作系统还必须处理并发访问共享资源时可能出现的竞争条件和死锁问题，以维持系统的稳定性和响应性。 ### 持久性 持久性关注的是如何保持数据在系统崩溃或其他故障之后仍然可用。这主要涉及磁盘子系统、文件系统的设计以及数据恢复机制。例如，文件系统需要能够正确地保存文件，并在系统重启后恢复到一致的状态。为此，操作系统需要实现诸如日志记录、事务管理和缓存一致性等机制，以确保数据的一致性和完整性。 ### 本书结构 本书采用模块化的编写方式，每个概念都有相应的章节进行详细介绍。每个章节都会提出一个问题或挑战，然后展示解决方案。这种方式有助于读者更好地理解和掌握操作系统的工作原理及其背后的设计思想。 ### 结论 《Operating Systems Three Easy Pieces》不仅是一本优秀的教科书，也是对操作系统感兴趣的任何人的重要参考资料。通过将复杂的概念分解为易于理解的部分，这本书有效地降低了学习的门槛，使得即使是初学者也能轻松进入操作系统的世界。无论你是学生还是专业人士，都能从中受益匪浅。如果你有兴趣深入了解操作系统的工作机制，那么这本书绝对值得你花时间去阅读和研究。