操作系统原理及应用（Linux）

内容本着重基础、重能力、求创新、突出应用的总体思想，适合作为广大学生自学和考研复习的参考书使用。结合创新创业型高等院校的教学要求和IT职业的能力需求，并兼顾硕士研究生入学考试知识点。充分考虑了学习者对于操作系统原理和实践应用所需要掌握的知识。 

《操作系统原理及应用（Linux）》讲述了操作系统的基本原理、概念和应用，涵盖了操作系统概论、进程管理、内存管理、设备管理和文件管理；同时以Linux系统为主线，对Fedora系统安装、桌面系统的使用、Linux应用程序的安装和升级、服务器环境配置、Linux环境下的C语言编程，以及Linux内核构建等实践内容进行了介绍；后，以桌面虚拟化管理为例分析了Linux的具体应用案例。《操作系统原理及应用（Linux）》既可作为高等学校计算机相关专业本、专科的教材，也可作为非计算机专业人员深入学习操作系统理论和实践知识的教材和辅导书，同时也适合作为广大学生自学和考研复习的参考书使用。

前言第1章引言：计算机系统和操作系统概述1.1计算机系统概述1.1.1计算机的基本组成1.1.2处理器寄存器和指令执行1.1.3中断1.1.4存储器1.1.5I/O访问方式1.2操作系统概述1.2.1操作系统的概念及功能1.2.2操作系统的发展1.2.3操作系统的结构1.2.4现代操作系统的基本特征1.3思考与练习第2章进程管理2.1进程的概念及其特性2.1.1进程的定义2.1.2进程的特性2.2进程状态2.2.1两状态进程模型2.2.2五状态进程模型2.2.3挂起进程模型2.3进程描述和控制2.3.1进程描述内容2.3.2执行模式2.3.3进程控制操作2.3.4进程切换2.4进程互斥和同步2.4.1进程交互方式2.4.2进程互斥要求2.4.3进程互斥的实现2.4.4信号量实现进程的同步与互斥2.4.5管程和消息传递2.5处理器调度2.5.1处理器调度的类型2.5.2调度的衡量标准2.5.3处理器调度算法2.6线程2.6.1线程的基本概念2.6.2线程管理实现机制2.6.3多线程的应用2.7死锁2.7.1死锁的原理2.7.2死锁预防2.7.3死锁避免2.7.4死锁检测和恢复2.8思考与练习第3章内存管理3.1计算机存储结构3.1.1存储器配置方式3.1.2常见PC存储结构3.2地址重定位及内存访问保护3.2.1地址空间3.2.2地址重定位3.2.3地址重定位及存储信息保护3.3分区存储管理技术3.3.1单一分区内存管理3.3.2固定大小的多分区管理3.3.3动态分区管理3.4分区分配算法3.4.1分区分配算法描述3.4.2分配算法使用特性3.5页式管理3.5.1分页的基本思想3.5.2静态页式管理3.5.3动态页式管理3.6段式管理3.6.1段式管理的基本原理3.6.2地址变换机构3.7段页式管理3.7.1分页与分段管理的特点3.7.2段页式管理方式3.8虚拟存储技术3.8.1局部性原理3.8.2虚拟存储的基础3.8.3用分页管理实现虚拟存储3.8.4虚拟存储页面置换算法3.9思考与练习第4章设备管理4.1I/O设备功能的组织4.1.1I/O功能的发展4.1.2直接存储器访问4.2操作系统设计问题4.2.1设计目标4.2.2I/O功能的逻辑结构4.3I/O缓冲4.3.1单缓冲4.3.2双缓冲4.3.3循环缓冲4.3.4缓冲的作用4.4磁盘调序4.4.1磁盘性能参数4.4.2磁盘调度策略4.5RAID4.5.1RAID 04.5.2RAID 14.5.3RAID 24.5.4RAID 34.5.5RAID 44.5.6RAID 54.5.7RAID 64.6磁盘高速缓存4.6.1设计考虑4.6.2性能考虑4.7思考与练习第5章文件管理5.1文件管理概述5.1.1文件和文件系统5.1.2文件管理的功能5.1.3文件管理系统的层次结构5.2文件的组织结构与存取方式5.2.1堆文件5.2.2顺序文件5.2.3索引顺序文件5.2.4索引文件5.2.5直接文件或散列文件5.3文件目录管理5.3.1文件目录5.3.2文件目录结构5.3.3文件控制块5.3.4目录与文件5.4存储空间管理5.4.1空闲块表法5.4.2空闲块链法5.4.3位示图法5.4.4成组链接法5.5文件共享与文件保护5.5.1文件共享方法5.5.2文件保护方式5.6思考与练习第6章Fedora操作系统6.1Fedora操作系统简介6.2Fedora操作系统的安装6.2.1基本设置6.2.2磁盘分区及软件包选择6.2.3最终设置6.3思考与练习第7章Fedora桌面系统的使用7.1登录、注销与关机7.1.1开机与登录7.1.2锁屏、注销与关机7.2使用 GNOME 桌面7.2.1查看GNOME 桌面系统版本7.2.2使用GNOME桌面工具管理Linux7.3Fedora 网络配置7.4使用命令行7.4.1认识命令行7.4.2命令的语法7.4.3常用命令7.5思考与练习第8章Linux应用程序的安装和管理8.1使用 yum 命令安装和升级应用程序8.1.1在线安装8.1.2本地安装8.1.3其他功能8.2管理 RPM 软件包8.3从源代码安装应用程序8.3.1准备工作8.3.2使用源代码进行安装8.4把应用程序的图标添加到桌面上8.5常用应用程序推荐列表8.6思考与练习第9章Linux服务器环境配置9.1Java开发环境的安装与配置9.2Tomcat服务器的安装与配置9.3MySQL数据库的安装与配置9.4Apache服务器的安装与配置9.5PHP环境的安装与配置9.6思考与练习第10章Linux环境下C语言编程基础10.1准备知识10.1.1vi编辑器10.1.2gcc编译器和gdb调试器10.2Linux简单C程序实现10.3程序查错及调试10.4思考与练习第11章构建Linux内核11.1下载、安装和预备内核源代码11.1.1相关信息和先决条件11.1.2下载和安装源代码11.2配置和编译Linux内核11.2.1配置内核11.2.2定制内核11.2.3编译11.3安装内核、模块和相关文件11.4GRUB:Linux引导加载程序11.5思考与练习第12章Linux应用案例（桌面云）12.1云的概念和桌面虚拟化12.2基于Linux的虚拟化技术12.2.1Xen技术12.2.2KVM技术12.3oVirt虚拟化管理平台12.3.1oVirt架构和运行基础12.3.2基于CentOS 7的环境准备12.3.3ovirt-engine安装12.3.4ovirt-note安装12.3.5操作系统设置12.3.6oVirt配置12.3.7虚拟机的创建和管理12.3.8大规模部署虚拟机参考文献

前言操作系统是计算机系统的基本组成部分，是整个计算机系统的基础和核心。正是由于操作系统的重要地位，它已成为各大专院校计算机相关专业的一门必修课程。但是，操作系统课程本身的概念较多、内容抽象难懂，初学者要掌握它需要花费很大的心思。而作为教材，如何合理编排教学内容，将操作系统的原理和实践应用结合起来，使学习者能够融会贯通，从而在工作和生活中发挥操作系统的作用，并能够真正解决问题，这是值得人们不断努力去探讨的一件事。在很多院校中，尤其是独立学院和高职高专院校，其操作系统的教学偏重于理论部分，而采用的大部分教材主要也是阐述操作系统的概念和原理。这些内容偏难、过于抽象，如进程管理、内存管理等，大多需要学生去想象，如果没有一个良好的编程基础，根本无从理解。与一些重点院校不同，这些院校的大部分同学对深入操作系统内部的需求不大，往往只是需要比较方便地理解操作系统的基本原理，然后能够对Linux操作系统的应用有更多的要求。虽然现有的一些教材中加入了关于Linux、UNIX或Windows系统的介绍，但是它们大多还是其前面理论部分的重复和延伸，或者是加入实际操作系统的源码理解，很难满足这部分大专院校和很多操作系统初学者的需求。本书内容本着重基础、重能力、求创新、突出职业应用的总体思想，结合创新创业型高等院校的教学要求和IT职业的能力需求，并兼顾硕士研究生入学考试知识点，经专家组多次讨论审订修改确定。本书主体内容基于浙江农林大学和浙江省绍兴市的《操作系统》精品课程建设，通过十几年来操作系统的教学和项目指导，在编者积累经验和资料的基础上最终整理而成。本书从实用的角度出发，充分考虑了学习者对于操作系统原理和实践应用所需要掌握的知识，内容包括：第1章引言，包含计算机系统的主要组成部分和原理概述，以及操作系统的概念、发展及特征等内容；第2章进程管理，介绍了进程的概念、状态、描述和控制、互斥和同步，以及处理器调度、线程和死锁等知识；第3章内存管理，介绍了分区管理、页式、段式和段页式管理方式，并讨论了虚拟存储技术；第4章设备管理，介绍了I/O的组织、设计、缓冲，以及磁盘调度、RAID和磁盘高速缓存；第5章文件管理，介绍了文件的相关概念、组织结构与存取方式，文件目录管理，存储空间管理，以及文件的共享和保护问题；第6章Fedora操作系统，介绍了Fedora操作系统及其安装；第7章Fedora桌面系统的使用，介绍了桌面系统的常规使用、网络配置和常用命令行；第8章Linux应用程序的安装和管理，介绍了安装Linux系统的几种方法，包括yum、RPM包和源代码安装应用的问题；第9章Linux服务器环境配置，介绍了Java、Tomcat、MySQL、Apache和PHP的环境安装与配置；第10章Linux环境下C语言编程基础，介绍了编程工具vi、gcc和gdb的使用，以及程序查错和调试的方法；第11章构建Linux内核，介绍了如何从源代码开始配置和编译Linux内核，以及引导加载设置；第12章以桌面虚拟化管理为例，介绍了Linux虚拟化技术，以及通过oVirt虚拟化管理平台的应用。全书深浅适度，安排系统、合理。本书包括了操作系统的实践应用的各个方面，实用性很强，可作为高等学校计算机相关专业本、专科教材，也可作为非计算机专业的人员深入学习操作系统理论和实践知识的教材和辅导书，同时也适合广大学生自学和考研复习使用，另外，对于Linux系统和网络管理人员而言，本书也是一本很好的参考书。本书计划讲课学时为72学时，不同的学校和专业可根据需要删去或略讲书中的某些章节。本书第1、2、8、10章由汪杭军编写，第3、4、6、9章由楼吉林编写，第5、7章由崔坤鹏编写，第11、12章由张镇潮和张八一编写，全书由汪杭军统稿。由于时间仓促，加上作者水平有限，教学需要不断更新完善，书中难免存在一些错误或不妥之处，恳请广大读者谅解。也欢迎对本书内容提出批评和修改建议，对此将不胜感激。如有需要请联系编者（Email:[email protected]）。编者