Complete ch1

OperatingSystem/ch1/note.md

@@ -405,8 +405,106 @@ CPU 通常执行两种不同性质的程序：一种是**操作系统内核程
 
 **共享库**：该区域用于存放公共的共享库代码和数据。
 
-用户栈：该区域用来存放局部变量、返回地址、函数调用参数等信息。
+**用户栈**：该区域用来存放局部变量、返回地址、函数调用参数等信息。
 
 **操作系统内核区**：该区域是操作系统内核使用的地址空间，包括内核程序、代码、内核栈等信息，这些信息对用户程序不可见。
 
 ## 1.4 操作系统的体系结构
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+### 1.4.1 分层结构
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+特性：内核分多层，每层可单向调用更低一层提供的接口。
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+优点：
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+- 便于调试和验证，自底向上逐层调试验证。
+- 易扩充和易维护，各层之间调用接口清晰固定。
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+缺点：
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+- 仅可调用相邻低层，难以合理定义各层的边界。
+- 效率低，不可跨层调用，系统调用执行时间长。
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+### 1.4.2 模块化
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+特性：将内核划分为多个模块，各模块之间相互协作。
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+- 内核 = 主模块 + 可加载内核模块
+- 主模块：只负责核心功能。
+- 可加载内核模块：可以动态加载新模块到内核，而无需重新编译整个内核。
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+优点：
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+- 模块间逻辑清晰易于维护，确定模块间接口后即可多模块同时开发。
+- 支持动态加载新的内核模块，增强OS适应性。
+- 任何模块都可以直接调用其他模块，无需采用消息传递进行通信，效率高。
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+缺点：
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+- 模块间的接口定义未必合理、实用。
+- 模块间相互依赖，更难调试和验证。
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+### 1.4.3 宏内核(大内核)
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+特性：所有的系统功能都放在内核里。
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+优点：性能高，内核内部各种功能都可以直接相互调用。
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+缺点：
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+- 内核庞大功能复杂，难以维护。
+- 大内核中某个功能模块出错，就可能导致整个系统崩溃。
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+### 1.4.4 微内核
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+特性：
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+- 只把中断、原语、进程通信等最核心的功能放入内核。
+- 进程管理、文件管理、设备管理等功能以用户进程的形式运行在用户态。
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+优点：
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+- 内核小功能少、易于维护，内核可靠性高。
+- 内核外的某个功能模块出错不会导致整个系统崩溃。
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+缺点：
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+- 性能低，需要频繁切换用户态和核心态。
+- 用户态下的各功能模块不可以直接相互调用，只能通过内核的“消息传递”来间接通信。
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+### 1.4.5 外核
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+特性：内核负责进程调度、进程通信等功能，外核负责为用户进程分配未经抽象的硬件资源，且由外核负责保证资源使用安全。
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+优点：
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+- 外核可直接给用户进程分配“不虚拟、不抽象”的硬件资源，使用户进程可以更灵活的使用硬件资源。
+- 减少了虚拟硬件资源的“映射层”，提升效率。
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+缺点：
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+- 降低了系统的一致性。
+- 使系统变得更复杂。
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+## 1.5 操作系统引导
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+基本输入输出系统BIOS是一种固化到计算机内主板上的一个只读存储器芯片内的一种固件。
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+常见操作系统的引导过程：
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+![image-20230318174400336](./assets/image-20230318174400336.png)
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+## 1.6 虚拟机
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+**基本概念**：虚拟机是一台逻辑计算机，是指利用特殊的虚拟化技术，通过隐藏特定计算平台的实际物理特性，为用户提供抽象的、统一的、模拟的计算环境。
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+#### 两类虚拟机管理程序(VMM)的对比
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+|                    | 第一类VMM                                                    | 第二类VMM                                                    |
+| ------------------ | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ |
+| 对物理资源的控制权 | 直接运行在硬件之上，能直接控制和分配物理资源                 | 运行在Host OS之上，依赖于Host OS为其分配物理资源             |
+| 资源分配方式       | 安装Guest OS时，VMM在原本的硬盘上自行分配存储空间。<br />类似于外核，分配未经抽象的物理硬件。 | GuestOS拥有自己的虚拟磁盘，该盘实际上是Host OS文件系统中的一个大文件。<br />GuestOS分配到的内存是虚拟内存。 |
+| 性能               | 性能更好                                                     | 性能更差，需要HostOS作为中介                                 |
+| 可支持的虚拟机数量 | 更多，不需要和HostOS竞争支援，相同的硬件资源可以支持更多的虚拟机 | 更少，HostOS本身需要使用物理资源，HostOS上运行的其他进程也需要物理资源 |
+| 虚拟机的可迁移性   | 更差                                                         | 更好                                                         |
+| 运行模式           | 运行在最高特权级(Ring0)，可以执行最高特权的指令              | 部分运行在用户态，部分运行在内核态。                         |