＜ Linux ＞ 操作系统

目录

操作系统概念

设计OS的目的

如何理解管理

OS的管理结构

---

操作系统概念

任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)。笼统的理解，操作系统包括：

• 内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）
• 其他程序（例如函数库， shell程序等等）

---

设计OS的目的

在整个计算机软硬件架构中，操作系统的定位是： 一款纯正的“搞管理”的软件。对下要管理好软硬件资源，对上要给用户提供一个良好的运行环境。下面展开讨论。

---

如何理解管理

下面我将从两个方面去理解管理：

一、管理的本质就是对数据的管理

• 先举个例子，每个高校都有校长、辅导员、学生这三类人。这里面有人是做决策，有人是做执行，当然这也就有了管理者与被管理者的身份，而管理的本质：不是对被管理对象进行直接管理，而是只要拿到被管理对象的所有的相关数据，我们对数据的管理，就可以体现对人的管理！！而拿到相关数据的人就称为执行者，我们画个简图示意：

•  而上述校长的角色就是操作系统，辅导员就是驱动，学生就是硬件。

• 综上管理的本质是对数据的管理，但是数据是有“多、少”的分别的。当数据量很大时该如何管理呢，下面就来讨论。

 二、管理的理念就是先描述，再组织。

• 对于校长来说，他想管理上千号学生本质就是在管理数据，但是数据量很大，可是每个学生的重复数据类型很多，比如每个学生都具有籍贯、姓名、各科成绩……，我们先前在学习c语言的过程中，都知道有struct，它是用来描述对象的某种功能，如下：

struct student
{
    学生的基本信息（身高、姓名、年纪、电话……）
    在校基本信息（宿舍号、专业、班级、年纪……）
    考试成绩（高数、大物、英语……）
    学校活动（学生会主席？班长？……）
    ……
};
int main()
{
    struct student zhangsan = { …… }；
    struct student lisi = { …… };
}

• 这是站在C语言的视角用结构体类型来定义变量，如果数据量过大，多大上万个，那么就要定义上万个变量来记录这些人的数据，可这就会导致这么多变量毫无关联，同样对于校长来说难道我要一个一个小本本的添加信息吗，这不纯纯冤种。对于校长，他就想到可以创建一个链表结构，在结构体内部构建前驱和后继指针

struct student
{
    //学生……
    struct student* next;
    struct student* prev;
};

• 通过这样一个链表结构，每个节点存储了各个学生的相关信息，而这些节点又是前后相串联起来的，如图示：

• 此时对学生的管理，就变成了对链表的增删改查。校长要想派出一名学生去参加数学竞赛，那么就遍历此链表，并找出数学成绩最好的那个……

总结：管理的本质是对数据管理，而对数据的管理就是对某种数据结构的管理。管理的核心理念就是先描述、再组织。所以无论是C还是C++，都是来帮助我们描述对象的，而数据结构是帮助我们把所有的对象组织管理起来的。

---

OS的管理结构

先来看下银行的体系结构：

• 银行有自己的底层硬件，比如电脑，桌椅，仓库，宿舍……。当然上面也有一批人专门负责对应硬件的管理，这一批人直接和硬件打交道。再往上就会有银行的正式职工，可以用电脑，做桌椅，取钱，住宿舍……。因为这些职工的存在再往上就会产生银行的业务。而这些职工也会有人管理，叫做行长，可以管理软硬件。整个这一套就是银行的体系结构。

类似的操作系统也是差不多这个结构。

• 计算机的底层有相应的硬件和驱动程序，操作系统内核对下可以管理好软硬件，同样也要管理进程。并且可以对外提供服务。
• 操作系统并不相信任何的用户，它不会将自己任何的数据结构、代码逻辑……直接暴露给用户，为的是防止用户恶意修改操作系统，所以操作系统是通过系统调用的方式，对外提供接口服务！类似于银行的工作人员提供一个一个小的窗口来给我们服务。Linux操作系统是用C语言写的，这里所谓的“接口”，本质就是C函数！。我们学习系统编程，本质就是在学习这里的系统接口。
• 系统调用在使用上，功能比较基础，对用户的要求相对也比较高，所以，有心的开发者可以对部分系统调用进行适度封装，从而形成库（用户操作接口），有了库，就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开发。