操作系统学习笔记
1、操作系统的认识：
操作系统就是为“用户提供操作逻辑所有软硬件资源的工具，相当于用户与裸机进行交互的界面”。再次层面上，为了节约有限资源，操作系统的目的提升到了“充分、合理地利用计算机系统的所有软硬件资源，最大限度地让用户使用有限的硬件资源完成更多的事情”。
2、进程、程序、并发、资源共享、互斥、同步、异步、阻塞和非阻塞：
进程和程序：进程是程序的依次动态执行，程序是进程的静态文本。进程的生命周期是短暂的，随着创建、执行、睡眠到最后销毁结束，而程序则可以永久的存储在设备商。一个进程可以执行不同的程序，一个程序也可以由多个不同的进程执行。
并发：在操作系统中同时存在并行处理的多个进程。对于并发，需要考虑任务的切换或调度（调度的时机或进程下台条件、上台进程选择、调度的实际操作）、保护不同进程不会彼此影响（进程互斥）、不同进程之间的相互协调（进程同步）、不同进程之间的消息传递（进程通信）。
资源共享：由于系统中存在并发处理的进程，但是系统的软硬件资源（CPU、存储设备等）是有限的，所以存在多个进程同时使用一份资源。对于资源共享，需要考虑资源的分配、多个进程同时对一份资源请求、资源回收和资源保护等。
互斥：多个进程同时竞争只允许给一个进程使用的资源，就会产生互斥，而该资源称为临界资源。解决互斥的方法有锁、开关中断、开关中断+锁和信号量（P、V操作）。
同步：一个进程的继续执行，依赖于另一个进程的结果输出或者执行状态，就会产生进程同步，这是如果该进程需要的数据或者信号没有出现，处理器就会停下等待。
异步：对于一个进程需要的资源没有准备好，处理器将该进程暂时睡眠，然后处理其他进程，当该进程需要的资源准备完毕，处理器再将该进程唤醒，这种就是进程异步。
一般有同步阻塞、异步轮询、一部非阻塞。
3、信号量和P、V操作
信号量是一种结构体：
1 struct{
2 int value;
3 Queue task;
4 } sem;
对于value:当value>0时，表示临界区资源的剩余量；当value<0时，|value|表示队列task中因等待该临界资源而挂起的进程数。
P操作：
1 Process P(sem s){
2 s.value --;
3 if(s.value < 0){
4 sleep();//将该进程放到s.task中
5 }
6 }
V操作：
1 Process V(sem s){
2 s.value ++;
3 if(s.value <= 0){
4 wakeup();//从s.task队列中唤醒一个进程
5 }
6 }
无论何种情况，在一个完整的系统中，P、V操作总是成对出现。
对于互斥：每个临界资源对应一个信号量s，进程在访问临界区前，对s执行P操作，在离开临界区时，对s执行V操作，如下：
进程a 进程b
…… ……
P(s) P(s)
临界区s 临界区s
V(s) V(s)
对于同步，假设进程a需要进程b的输出结果result，该result对应信号量r，当进程a需要result时，对r执行P操作，当进程b产生result时，对r执行V操作。
进程a 进程b
…… ……
P(r) 产生result
操作result V(r)
4、银行家算法：避免死锁
算法思想：在进程请求资源之前
1、实际资源检测：
Request < Need
Request < Available
2、假分配检测：
假设进行分配，预测是否会产生死锁。
银行家算法更详细介绍见这里
