"更新了Linux的內容。為反映第八版後Linux內核的近期新變化，更新和擴展了Linux的內容。更新了Android的內容。為反映第八版後Android內核的近期新變化，更新和擴展了Android的內容。新增了虛擬化方面的內容。接近改寫了關於虛擬機的章節，更好地組織了內容，加入了更廣泛的新內容。此外，新增加了一節關於容器使用方面的內容。新增了雲操作繫統的內容。新增了雲操作繫統的介紹，包括雲計算概述、雲操作繫統原理和需求，以及流行開源雲操作繫統OpenStack。新增了物聯網操作等

●第一部分 背景知識
第1章 計算機繫統概述 2
1.1 基本構成 2
1.2 微處理器的發展 3
1.3 指令的執行 4
1.4 中斷 6
1.4.1 中斷和指令周期 7
1.4.2 中斷處理 8
1.4.3 多個中斷 10
1.5 存儲器的層次結構 11
1.6 高速緩存 13
1.6.1 動機 13
1.6.2 高速緩存原理 13
1.6.3 高速緩存設計 15
1.7 直接內存存取 15
1.8 多處理器和多核計算機組織結構 16
1.8.1 對稱多處理器 16
1.8.2 多核計算機 17
1.9 關鍵術語、復習題和習題 19
1.9.1 關鍵術語 19
1.9.2 復習題 19
1.9.3 習題 19
附錄1A 兩級存儲器的性能特征 21
第2章 操作繫統概述 26
2.1 操作繫統的目標和功能 26
2.1.1 作為用戶/計算機接口的操作繫統 26
2.1.2 作為資源管理器的操作繫統 27
2.1.3 操作繫統的易擴展性 28
2.2 操作繫統的演化 29
2.2.1 串行處理 29
2.2.2 簡單批處理繫統 29
2.2.3 多道批處理繫統 31
2.2.4 分時繫統 33
2.3 主要成就 34
2.3.1 進程 34
2.3.2 內存管理 36
2.3.3 信息保護和安全 37
2.3.4 調度和資源管理 38
2.4 現代操作繫統的特征 39
2.5 容錯性 40
2.5.1 基本概念 41
2.5.2 錯誤 41
2.5.3 操作繫統機制 42
2.6 多處理器和多核操作繫統設計考慮因素 42
2.6.1 對稱多處理器操作繫統設計考慮因素 42
2.6.2 多核操作繫統設計考慮因素 43
2.7 微軟Windows繫統簡介 44
2.7.1 背景 44
2.7.2 體繫結構 44
2.7.3 客戶-服務器模型 46
2.7.4 線程和SMP 47
2.7.5 Windows對像 47
2.8 傳統的UNIX繫統 48
2.8.1 歷史 48
2.8.2 描述 49
2.9 現代UNIX繫統 50
2.9.1 System V Release 4（SVR4） 51
2.9.2 BSD 51
2.9.3 Solaris 11 51
2.10 Linux操作繫統 51
2.10.1 歷史 51
2.10.2 模塊結構 52
2.10.3 內核組件 53
2.11 Android 55
2.11.1 Android軟件體繫結構 56
2.11.2 Android運行時 57
2.11.3 Android繫統體繫結構 59
2.11.4 活動 60
2.11.5 電源管理 60
2.12 關鍵術語、復習題和習題 60
2.12.1 關鍵術語 60
2.12.2 復習題 61
2.12.3 習題 61
第二部分 進程
第3章 進程描述和控制 64
3.1 什麼是進程 64
3.1.1 背景 64
3.1.2 進程和進程控制塊 65
3.2 進程狀態 66
3.2.1 兩狀態進程模型 67
3.2.2 進程的創建和終止 68
3.2.3 五狀態模型 69
3.2.4 被掛起的進程 71
3.3 進程描述 74
3.3.1 操作繫統的控制結構 75
3.3.2 進程控制結構 75
3.4 進程控制 79
3.4.1 執行模式 79
3.4.2 進程創建 80
3.4.3 進程切換 81
3.5 操作繫統的執行 82
3.5.1 無進程內核 82
3.5.2 在用戶進程內運行 83
3.5.3 基於進程的操作繫統 84
3.6 UNIX SVR4進程管理 84
3.6.1 進程狀態 84
3.6.2 進程描述 85
3.6.3 進程控制 87
3.7 小結 87
3.8 關鍵術語、復習題和習題 88
3.8.1 關鍵術語 88
3.8.2 復習題 88
3.8.3 習題 88
第4章 線程 91
4.1 進程和線程 91
4.1.1 多線程 91
4.1.2 線程的功能 93
4.2 線程分類 95
4.2.1 用戶級和內核級線程 95
4.2.2 其他方案 97
4.3 多核和多線程 99
4.3.1 多核繫統上的軟件性能 99
4.3.2 應用示例：Valve遊戲軟件 100
4.4 Windows的進程和線程管理 101
4.4.1 後臺任務管理和應用生命周期 102
4.4.2 Windows進程 103
4.4.3 進程對像和線程對像 103
4.4.4 多線程 104
4.4.5 線程狀態 104
4.4.6 對操作繫統子繫統的支持 105
4.5 Solaris的線程和SMP管理 106
4.5.1 多線程體繫結構 106
4.5.2 動機 106
4.5.3 進程結構 107
4.5.4 線程的執行 108
4.5.5 把中斷當作線程 108
4.6 Linux的進程和線程管理 109
4.6.1 Linux任務 109
4.6.2 Linux線程 110
4.6.3 Linux命名空間 111
4.7 Android的進程和線程管理 112
4.7.1 安卓應用 112
4.7.2 活動 113
4.7.3 進程和線程 114
4.8 Mac OS X的 技術 114
4.9 小結 116
4.10 關鍵術語、復習題和習題 116
4.10.1 關鍵術語 116
4.10.2 復習題 116
4.10.3 習題 117
第5章 並發：互斥和同步 121
5.1 互斥：軟件解決方法 122
5.1.1 Dekker算法 122
5.1.2 Peterson算法 125
5.2 並發的原理 126
5.2.1 一個簡單的例子 127
5.2.2 競爭條件 128
5.2.3 操作繫統關注的問題 128
5.2.4 進程的交互 128
5.2.5 互斥的要求 131
5.3 互斥：硬件的支持 131
5.3.1 中斷禁用 131
5.3.2 專用機器指令 132
5.4 信號量 133
5.4.1 互斥 136
5.4.2 生產者/消費者問題 137
5.4.3 信號量的實現 142
5.5 管程 142
5.5.1 使用信號的管程 142
5.5.2 使用通知和廣播的管程 145
5.6 消息傳遞 146
5.6.1 同步 147
5.6.2 尋址 148
5.6.3 消息格式 149
5.6.4 排隊原則 149
5.6.5 互斥 149
5.7 讀者/寫者問題 150
5.7.1 讀者優先 151
5.7.2 寫者優先 152
5.8 小結 154
5.9 關鍵術語、復習題和習題 154
5.9.1 關鍵術語 154
5.9.2 復習題 154
5.9.3 習題 155
第6章 並發：死鎖和饑餓 164
6.1 死鎖原理 164
6.1.1 可重用資源 167
6.1.2 可消耗資源 167
6.1.3 資源分配圖 168
6.1.4 死鎖的條件 169
6.2 死鎖預防 169
6.2.1 互斥 170
6.2.2 占有且等待 170
6.2.3 不可搶占 170
6.2.4 循環等待 170
6.3 死鎖避免 170
6.3.1 進程啟動拒絕 171
6.3.2 資源分配拒絕 171
6.4 死鎖檢測 174
6.4.1 死鎖檢測算法 174
6.4.2 恢復 175
6.5 一種綜合的死鎖策略 175
6.6 哲學家就餐問題 176
6.6.1 基於信號量的解決方案 177
6.6.2 基於管程的解決方案 178
6.7 UNIX並發機制 178
6.7.1 管道 179
6.7.2 消息 179
6.7.3 共享內存 179
6.7.4 信號量 179
6.7.5 信號 180
6.8 Linux內核並發機制 180
6.8.1 原子操作 181
6.8.2 自旋鎖 182
6.8.3 信號量 183
6.8.4 屏障 184
6.9 Solaris線程同步原語 185
6.9.1 互斥鎖 186
6.9.2 信號量 186
6.9.3 多讀者/單寫者鎖 186
6.9.4 條件變量 187
6.10 Windows的並發機制 187
6.10.1 等待函數 187
6.10.2 分派器對像 187
6.10.3 臨界區 188
6.10.4 輕量級讀寫鎖和條件變量 188
6.10.5 鎖無關同步機制 189
6.11 Android進程間通信 189
6.12 小結 190
6.13 關鍵術語、復習題和習題 190
6.13.1 關鍵術語 190
6.13.2 復習題 190
6.13.3 習題 191
第三部分 內存
第7章 內存管理 196
7.1 內存管理的需求 196
7.1.1 重定位 196
7.1.2 保護 197
7.1.3 共享 197
7.1.4 邏輯組織 197
7.1.5 物理組織 198
7.2 內存分區 198
7.2.1 固定分區 198
7.2.2 動態分區 200
7.2.3 伙伴繫統 202
7.2.4 重定位 203
7.3 分頁 204
7.4 分段 206
7.5 小結 207
7.6 關鍵術語、復習題和習題 207
7.6.1 關鍵術語 207
7.6.2 復習題 208
7.6.3 習題 208
附錄7A 加載和鏈接 210
第8章 虛擬內存 214
8.1 硬件和控制結構 214
8.1.1 局部性和虛擬內存 215
8.1.2 分頁 216
8.1.3 分段 222
8.1.4 段頁式 223
8.1.5 保護和共享 224
8.2 操作繫統軟件 224
8.2.1 讀取策略 225
8.2.2 放置策略 226
8.2.3 置換策略 226
8.2.4 駐留集管理 230
8.2.5 清除策略 234
8.2.6 加載控制 234
8.3 UNIX和Solaris內存管理 235
8.3.1 分頁繫統 235
8.3.2 內核內存分配器 237
8.4 Linux內存管理 238
8.4.1 虛擬內存 239
8.4.2 內核內存分配 240
8.5 Windows內存管理 240
8.5.1 Windows虛擬地址映射 241
8.5.2 Windows分頁 241
8.5.3 Windows交換 242
8.6 Android內存管理 242
8.7 小結 242
8.8 關鍵術語、復習題和習題 243
8.8.1 關鍵術語 243
8.8.2 復習題 243
8.8.3 習題 243
第四部分 調度
第9章 單處理器調度 248
9.1 處理器調度的類型 248
9.1.1 長程調度 249
9.1.2 中程調度 250
9.1.3 短程調度 250
9.2 調度算法 250
9.2.1 短程調度規則 250
9.2.2 優先級的使用 251
9.2.3 選擇調度策略 252
9.2.4 性能比較 258
9.2.5 公平共享調度 261
9.3 傳統的UNIX調度 263
9.4 小結 264
9.5 關鍵術語、復習題和習題 264
9.5.1 關鍵術語 264
9.5.2 復習題 264
9.5.3 習題 265
第10章 多處理器、多核和實時調度 268
10.1 多處理器和多核調度 268
10.1.1 粒度 268
10.1.2 設計問題 269
10.1.3 進程調度 270
10.1.4 線程調度 271
10.1.5 多核線程調度 275
10.2 實時調度 276
10.2.1 背景 276
10.2.2 實時操作繫統的特點 276
10.2.3 實時調度 278
10.2.4 限期調度 279
10.2.5 速率單調調度 282
10.2.6 優先級反轉 284
10.3 Linux調度 285
10.3.1 實時調度 285
10.3.2 非實時調度 286
10.4 UNIX SVR4調度 287
10.5 FreeBSD調度程序 288
10.5.1 優先級 288
10.5.2 對稱多處理器與多核支持 289
10.6 Windows調度 290
10.6.1 進程和線程優先級 290
10.6.2 多處理器調度 291
10.7 小結 291
10.8 關鍵術語、復習題和習題 292
10.8.1 關鍵術語 292
10.8.2 復習題 292
10.8.3 習題 292
第五部分 輸入/輸出和文件
第11章 I/O管理和磁盤調度 296
11.1 I/O設備 296
11.2 I/O功能的組織 297
11.2.1 I/O功能的發展 297
11.2.2 直接內存訪問 298
11.3 操作繫統設計問題 299
11.3.1 設計目標 299
11.3.2 I/O功能的邏輯結構 300
11.4 I/O緩衝 301
11.4.1 單緩衝 301
11.4.2 雙緩衝 302
11.4.3 循環緩衝 302
11.4.4 緩衝的作用 302
11.5 磁盤調度 303
11.5.1 磁盤性能參數 303
11.5.2 磁盤調度策略 304
11.6 RAID 307
11.6.1 RAID級別0 310
11.6.2 RAID級別1 310
11.6.3 RAID級別2 311
11.6.4 RAID級別3 311
11.6.5 RAID級別4 312
11.6.6 RAID級別5 312
11.6.7 RAID級別6 312
11.7 磁盤高速緩存 313
11.7.1 設計考慮因素 313
11.7.2 性能考慮因素 314
11.8 UNIX SVR 4 I/O 315
11.8.1 緩衝區高速緩衝 315
11.8.2 字符隊列 316
11.8.3 無緩衝I/O 316
11.8.4 UNIX設備 316
11.9 Linux I/O 317
11.9.1 磁盤調度 317
11.9.2 Linux頁面緩存 319
11.10 Windows I/O 320
11.10.1 基本I/O機制 320
11.10.2 異步I/O和同步I/O 320
11.10.3 軟件RAID 321
11.10.4 卷影復制 321
11.10.5 卷加密 321
11.11 小結 321
11.12 關鍵術語、復習題和習題 322
11.12.1 關鍵術語 322
11.12.2 復習題 322
11.12.3 習題 322
第12章 文件管理 324
12.1 概述 324
12.1.1 文件和文件繫統 324
12.1.2 文件結構 325
12.1.3 文件管理繫統 326
12.2 文件組織和訪問 327
12.2.1 堆 328
12.2.2 順序文件 328
12.2.3 索引順序文件 329
12.2.4 索引文件 329
12.2.5 直接文件或散列文件 330
12.3 B樹 330
12.4 文件目錄 332
12.4.1 內容 332
12.4.2 結構 333
12.4.3 命名 334
12.5 文件共享 335
12.5.1 訪問權限 335
12.5.2 同時訪問 335
12.6 記錄組塊 336
12.7 輔存管理 337
12.7.1 文件分配 337
12.7.2 空閑空間管理 339
12.7.3 卷 341
12.7.4 可靠性 341
12.8 UNIX文件管理 341
12.8.1 索引節點 342
12.8.2 文件分配 343
12.8.3 目錄 344
12.8.4 卷結構 344
12.9 Linux虛擬文件繫統 344
12.9.1 超級塊對像 345
12.9.2 索引節點對像 346
12.9.3 目錄項對像 346
12.9.4 文件對像 346
12.9.5 緩存 346
12.10 Windows文件繫統 347
12.10.1 NTFS的重要特征 347
12.10.2 NTFS卷和文件結構 347
12.10.3 可恢復性 349
12.11 Android文件繫統 350
12.11.1 文件繫統 350
12.11.2 SQLite 350
12.12 小結 351
12.13 關鍵術語、復習題和習題 351
12.13.1 關鍵術語 351
12.13.2 復習題 351
12.13.3 習題 352
第六部分 嵌入式繫統
第13章 嵌入式操作繫統 354
13.1 嵌入式繫統 354
13.1.1 嵌入式繫統概念 354
13.1.2 通用處理器和專用處理器 355
13.1.3 微處理器 355
13.1.4 微控制器 356
13.1.5 深度嵌入式繫統 357
13.2 嵌入式操作繫統的特性 357
13.2.1 主環境和目標環境 358
13.2.2 開發方法 359
13.2.3 適配現有的操作繫統 359
13.2.4 根據目標建立的嵌入式操作繫統 359
13.3 嵌入式Linux 360
13.3.1 嵌入式Linux繫統的特性 360
13.3.2 嵌入式Linux文件繫統 361
13.3.3 嵌入式Linux的優勢 361
13.3.4 μClinux 362
13.3.5 Android 363
13.4 TinyOS 364
13.4.1 無線傳感器網絡 364
13.4.2 TinyOS的目標 365
13.4.3 TinyOS的組件 365
13.4.4 TinyOS的調度程序 367
13.4.5 配置示例 367
13.4.6 TinyOS的資源接口 369
13.5 關鍵術語、復習題和習題 370
13.5.1 關鍵術語 370
13.5.2 復習題 370
13.5.3 習題 370
第14章 虛擬機 372
14.1 虛擬機概念 372
14.2 虛擬機管理程序 374
14.2.1 虛擬機管理程序 374
14.2.2 半虛擬化 375
14.2.3 硬件輔助虛擬化 376
14.2.4 虛擬設備 376
14.3 容器虛擬化 377
14.3.1 內核控制組 377
14.3.2 容器的概念 377
14.3.3 容器文件繫統 379
14.3.4 微服務 380
14.3.5 Docker 380
14.4 處理器問題 381
14.5 內存管理 382
14.6 輸入/輸出管理 383
14.7 VMware ES 384
14.8 微軟Hyper-V與Xen繫列 385
14.9 Java虛擬機 386
14.10 Linux VServer虛擬機架構 386
14.10.1 架構 387
14.10.2 進程調度 387
14.11 小結 388
14.12 關鍵術語、復習題和習題 388
14.12.1 關鍵術語 388
14.12.2 復習題 389
14.12.3 習題 389
第15章 操作繫統安全技術 390
15.1 入侵者與惡意軟件 390
15.1.1 繫統訪問威脅 390
15.1.2 應對措施 391
15.2 緩衝區溢出 392
15.2.1 緩衝區溢出攻擊 392
15.2.2 編譯時防御 394
15.2.3 運行時防御 396
15.3 訪問控制 397
15.3.1 文件繫統訪問控制 397
15.3.2 訪問控制策略 399
15.4 UNIX訪問控制 402
15.4.1 傳統UNIX文件訪問控制 402
15.4.2 UNIX中的訪問控制列表 403
15.5 操作繫統加固 404
15.5.1 操作繫統安裝：初始安裝與後續更新 404
15.5.2 刪除不必要的服務、應用與協議 405
15.5.3 對用戶、組和認證過程進行配置 405
15.5.4 對資源控制進行配置 405
15.5.5 安裝額外的安全控制工具 406
15.5.6 對繫統安全進行測試 406
15.6 安全性維護 406
15.6.1 記錄日志 406
15.6.2 數據備份和存檔 407
15.7 Windows安全性 407
15.7.1 訪問控制方案 407
15.7.2 訪問令牌 408
15.7.3 安全描述符 408
15.8 小結 410
15.9 關鍵術語、復習題和習題 411
15.9.1 關鍵術語 411
15.9.2 復習題 411
15.9.3 習題 411
第16章 雲與物聯網操作繫統 413
16.1 雲計算 413
16.1.1 雲計算要素 413
16.1.2 雲服務模型 414
16.1.3 雲部署模型 415
16.1.4 雲計算參考架構 416
16.2 雲操作繫統 418
16.2.1 基礎設施即服務 419
16.2.2 雲操作繫統的需求 420
16.2.3 雲操作繫統的基本架構 420
16.2.4 OpenStack 424
16.3 物聯網 428
16.3.1 物聯網中的物 429
16.3.2 升級換代 429
16.3.3 物聯網支持設備的組件 429
16.3.4 物聯網和雲環境 429
16.4 物聯網操作繫統 431
16.4.1 受限設備 431
16.4.2 物聯網操作繫統的要求 432
16.4.3 物聯網操作繫統架構 433
16.4.4 RIOT 434
16.5 關鍵術語和復習題 435
16.5.1 關鍵術語 435
16.5.2 復習題 436
附錄A 並發主題 437
附錄B 編程和操作繫統項目 446
參考文獻 450

本書既是關於操作繫統概念、結構和機制的教材，目的是盡可能清楚和全面地展示現代操作繫統的本質和特點；也是講解操作繫統的經典教材，不僅繫統地講述了操作繫統的基本概念、原理和方法，而且以當代 的操作繫統Windows 10、UNIX、Android、Linux為例，展現了當代操作繫統的本質和特點。全書共分背景知識、進程、內存、調度、輸入/輸出和文件、嵌入式繫統六部分，內容包括計算機繫統概述、操作繫統概述、進程描述和控制、線程、並發性：互斥和同步、並發：死鎖和饑餓、內存管理、虛擬內存、單處理器調度、多處理器和實時調度、I/O管理和磁盤調度、文件管理、嵌入式操作繫統、虛擬機、計算機安全技術、雲操作繫統和IoT操作繫統等。此外，本書配套網站提供了及時、生動的材料。