OS期中复习

Hello World的一生是从execve()开始的
- 继承父进程的文件描述符(./a.out > /dev/null; ./.a.out | cat, …)
- 内核会为a.out创建代码、数据、堆栈
执行的第一条指令
- 从ELF的entry开始执行
  - 静态链接：a.out的entry
  - 动态链接：ld.so的entry (动态链接器)
  - 动态链接libc：链接器使用一系列mmap把libc链接进进程地址空间
main() 执行之前
- ld.so会调用_init()；之后会调用_start, __libc_start_main, …
  - 但都是普通的“用户代码”，libc也是一个普通的C程序
  - 完成整个C runtime的初始化，其中可能调用系统调用
    - 一个有趣的系统调用: ioctl, 判断是否是tty
main()的执行
- printf(…)
  - 如果有缓冲区，写入缓冲区 (fork会复制缓冲区)，否则直接用write写入STDOUT_FILENO
  - 如果缓冲区满足flush条件，则用write写入
main执行结束后，libc代码依然会执行(exit()也进行这些操作)
- 调用atexit()注册的回调函数
- 清空缓冲区、释放资源
- 执行_exit()退出
- 如果结束前调用了_exit(), 则直接结束, 不进行上述操作

操作系统就是个中断处理程序
- 系统启动时完成初始化
- 然后等待中断到来(打开中断，死循环或yield()
- 在中断返回时，精心设计一个进程的上下文(context)
  - 在CR3寄存器中配置好虚拟内存的地址映射和权限
  - 设置好寄存器的值：CS:EIP; SS:ESIP; …
  - 执行iret让进程暂时占有CPU执行
“进程”只是操作系统中的一些数据，操作系统代码维护了代表“进程”的对象，以及和进程相关的对象
- 进程上下文(寄存器的数值)
- 文件描述符(指向操作系统内对象的指针；文件访问的偏移量)
- 内存映射区域
- 进程的地址空间(页表、地址空间中的页面)

操作系统为用户进程提供的一组API，通常在内核空间中实现，实现用户进程对操作系统对象/物理硬件访问的请求。
在刚才的视角上理解系统调用
- 进程 = 操作系统中的数据
- 系统调用 = 这些数据上的操作
- 例子：write()向某个操作系统的对象写入数据
- 例子：mmap()创建一个映射区域
文件访问的偏移量问题:
- 系统中所有以O_APPEND的文件描述符共享一个offset
- 每次单独的open都有一个独立的offset
- fork()后父子进程在复制的文件描述符上共享一个offset

操作系统中的对象是在处理器之间共享的
多处理器系统：原子性、顺序、可见性的丧失
系统调用执行需要协调系统中的各个部分
- 例子：read()管道时，需要等数据；write()管道时，需要等待管道的空位，否则阻塞
- 例子：read()终端时，需要等缓冲区中的数据；按下按键时，向缓冲区中写入数据
- 例子：使用DMA完成磁盘I/O，等待DMA中断的到来
操作系统中有大量的同步问题
- 条件变量
- 信号量