xv6 lec1 Introduction and Examples
1.1 课程内容简介
- 操作系统的共同目标有：
- 硬件抽象，把CPU，内存等抽象为进程，文件系统等
- 同时运行多个程序，multiplex也是操作系统的一个功能
- 因为需要运行多个程序，隔离性也是操作系统的一个重要特性
- 程序之间需要协作，所以os要实现共享
- 当然，当不想要共享的时候，os需要提供security
- os虽然需要自己运行，但是其不应该阻止其他应用程序获得高性能
- os必须支持大量不同类型的应用程序，也就是需要支持大量不同的用户场景
1.2 操作系统结构
- os的用户空间运行着很多程序，比如vi，cc，sh等
- 除了用户空间程序，还有一个特殊的程序总是在运行，它就是kernel。kernel在计算机打开的时候，第一个被启动。kernel会维护管理用户空间进程的数据结构；还会维护管理硬件的数据结构；还有内置服务，比如文件系统，进程管理。
- 进程管理是指每一个用户空间的的程序被称为进程，每个进程都有自己的内存与CPU时间。kernel会帮助管理进程的内存与复用内存，划分内存。
- 文件系统主要就是，管理文件内容；根据独立的命名空间(也就是文件名，层级目录)，去找到文件在磁盘中的位置。
- kernel还可以做到Access Control
- 用户态程序通过系统调用来访问kernel
1.3 Why Hard and Interesting
- os需要满足高效与易用；要提供简单，但功能强大的接口，这两者是矛盾的
- os需要提供应用程序更多的灵活性，但又要保证安全性，这两者是矛盾的
1.4 课程结构和资源
1.5 read, write, exit系统调用
1.6 open系统调用
- 每个进程都维护了一个独立的文件描述符空间(kernel会为每一个进程保存一个表单，表单中的key就文件描述符，这个表单让内核知道，每个文件描述符的实际内容是什么)，所以即使两个进程打开了同一个文件，它们的文件描述符也会不一样
1.7 Shell
- 在shell中运行
ls，shell进程会通过fork创建一个进程在执行exec来运行ls
1.9 exec, wait系统调用
- exec系统调用会保存当前程序的文件描述符表单
- exec系统调用不会返回，是因为其加载了镜像文件，并返回到了文件的执行入口
从sys_exec返回到用户态之后，就是去执行exec装载的镜像文件了
所以exec不会返回原来的进程 - wait系统调用会等待之前创建的子进程退出
- 父进程的wait的参数与子进程的exit的参数，可以用来实现进程间通信
- wait系统调用会返回等待到的子进程的进程号
1.10 I/O Redirect
- I/O redirect的一般方法是shell fork新的进程，将文件描述符1(文件描述符1通常使用来输出的)改为你想要重定向的文件，在运行之类，子进程的输出就会被改变，而父进程不会改变
- fork 与 exec分离的好处是可以在fork与exec之间修改文件描述符
