操作系统概念第七版答案

从给定的文件信息中，我们可以提炼出一系列关于操作系统的关键知识点，主要集中在操作系统的基本概念、资源管理、系统架构以及安全性和效率方面。以下是对这些知识点的详细解析： ### 操作系统安全问题 在多道程序和分时环境中，多个用户共享系统资源可能导致多种安全问题。这些问题包括但不限于： - **数据窃取或复制**：未经授权的用户可能试图访问或复制其他用户的程序和数据。 - **资源滥用**：由于缺乏合理的资源分配策略，如CPU时间、内存空间、磁盘空间和外围设备的使用，可能会导致资源浪费或过度消耗。 在分时系统中，确保与专用机器相同的安全度是一项挑战，因为保护机制可能被破解，而且确保程序实现的正确性是困难的。这表明了操作系统安全机制的复杂性和局限性。 ### 资源管理 不同类型的计算环境对资源管理的需求各不相同。例如： - **大型计算机或小型计算机系统**：需要严格管理内存、CPU资源、外存和网络带宽。 - **与服务器相连的工作站**：重点关注内存和CPU资源的管理。 - **手持设备**：功率消耗和内存资源是关键管理对象。 ### 分时系统与个人计算机的比较 分时系统在用户数量较少、任务繁重且硬件速度较快的情况下更为适用，因为它可以更高效地处理用户问题。然而，当个人计算机能够满足用户需求且作业较小，能够在个人计算机上合理运行时，个人计算机则成为更好的选择。 ### 操作系统功能需求 在不同的环境下，操作系统需要提供的功能也会有所不同。例如，在实时系统中，操作系统应支持虚拟存储器和分时系统，而在手持设备中，虚拟存储器是必要的，但不需要分时系统。批处理程序在两种环境中都不是必需的。 ### 多处理器系统 对称多处理(SMP)与非对称多处理的区别在于处理器的平等性和I/O处理能力。SMP中所有处理器地位相等，I/O可在任一处理器上运行；而非对称多处理中存在主从关系，I/O仅在主处理器上执行。多处理器系统的优势包括成本节约、性能提升和增强的可靠性，但其复杂性也相应增加。 ### 集群系统与多道程序系统 集群系统是由多台计算机耦合而成的单一系统，通过消息传递进行通信；而多道程序系统则是一个具有多个CPU的单一物理实体，通过共享存储空间进行通信。为了提高集群的可靠性，需要在各节点间复制和持续更新状态，以确保故障切换的无缝性。 ### 分布式系统模型 在分布式系统中，客户机-服务器模型和对等系统(Peer-to-Peer)模型有着根本的区别。客户机-服务器模型下，客户机向服务器发送请求，由服务器响应；而在对等系统中，所有节点地位平等，既是请求发起者也是服务提供者。这种模型允许节点间灵活共享资源和服务，提高了系统的弹性和可用性。 ### 集群软件数据管理 对于运行数据库的双节点集群系统，集群软件可以通过两种方式管理磁盘数据的存取：非对称集群系统和并行集群系统。非对称集群系统中，一个主节点负责数据库运行，其他节点作为备用；而并行集群系统中，多个节点同时参与数据处理，通过负载均衡和冗余设计提高数据访问的效率和可靠性。 操作系统的理解和应用涉及多个层面，从安全性到资源管理，再到系统架构的选择和优化，每个方面都需要深入研究和实践才能有效应对现代计算环境中的挑战。