MIT 6.828 操作系统学习记录

Lecture 1 操作系统概述 https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2018/lec/l-overview.txt

概述

6.828 课程目标：
- 理解操作系统设计和实现
- 自己开发一个小型操作系统，获得一手经验
操作系统的意义：
- 支持应用
- 将硬件抽象，变得方便调用和可移植
- 让硬件在不同软件间多路复用
- 隔离应用程序，把bug限制在应用程序内部
- 允许应用程序之间恭喜那个
- 提高性能
O/S设计方法是什么?
- 具体：管理硬件的库
- 宏观：将物理机器变成有更好用的属性的抽象概念
层级
- 硬件： CPU、mem、磁盘等
- 内核服务
- 用户应用程序：vi, gcc等我们要非常关心接口和内部内核结构
操作系统内核通常提供什么服务?
- 进程
- 内存分配
- 文件内容
- 目录和文件名
- 安全
- 其他很多例如：用户、IPC（应该是进程间通讯Inter-Process Communication）、网络、时间、终端介绍系统调用
系统调用 ls 调用了哪些系统调用？
- macOS 使用 dtruss 来看: sudo dtruss ls
- 控制台先打印出ls的结果，然后可以看到调用了超级多的系统调用！

ps: macOS 有一个保护程序，禁止了drace 或者dtruss的调用。解决的办法是可以在恢复模式里禁止保护模式： https://stackoverflow.com/questions/33476432/is-there-a-workaround-for-dtrace-cannot-control-executables-signed-with-restri

Although not recommended by Apple, you can entirely disable System Integrity Protection on you Mac. Here's how:
1. Boot your Mac into Recovery Mode: reboot it and hold cmd+R until a progress bar appears.
2. Go to Utilities menu. Choose Terminal there.
3. Enter this command to disable System Integrity Protection:
 `csrutil disable`)

copy
- UNIX传统：fd 0为“标准输入”，1为“标准输出”， 2为“标准错误输出”
一个更有趣的程序：Unix Shell
- 它是Unix命令行用户界面
- 它很好地说明了UNIX系统调用API
- 一些命令： ls ls > junk ls | wc -l ls | wc -l > junk
- shell 也是一种编程/脚本语言 cat > script echo one echo two sh < script
- shell 使用系统调用来设置重定向，管道和等待。像 wc 这样的程序是不知道输入输出设置的
  
  （ps: man wc 可以看到wc的定义、使用方式）

看一个简单的shell的源码

( 找不到老师的源码，找到了这个：sh.c ，可以参考）

main ()
- 基本过程：接受输入的命令，解析成树，然后运行
- 主进程做的事情：getcmd、fork、wait
- 子进程做的事情：parsecmd、runcmd
- 为什么fork () ?
  - 我们需要一个新的命令进程
- fork()做什么? ( ps: man fork 看fork详细介绍)
  - 复制用户内存
  - 复制内核状态，例如文件描述符
  - 所以 child 和 parent 几乎是一样的
  - 子进程具有不同的“进程ID”
  - 现在两个进程并行运行
  - fork()返回两次，一次在父进程中，一次在子进程中
  - fork()将子进程的 pid 返回给父进程
  - fork()将 0 返回给子进程
  - 所以sh是在子进程中调用的runcmd()
- 为什么wait()? （父进程等待子进程执行，子进程退出后唤醒父进程）
  - 如果子进程在父进程调用wait()之前退出怎么办?（会导致没有办法唤醒父进程，表现为操作系统卡死）
runcmd()
- 执行parsecmd()生成的解析树
- 不同的cmd类型的简单命令、重定向、管道
runcmd()，用于带有参数的简单命令
- execvp(cmd, args)
- man execvp
- ls命令是一个可执行文件，在 /bin/ls 文件夹中
- execvp在当前进程的内存上加载可执行文件，跳转到可执行文件开始的位置，也就是main()
- 注意: 如果一切顺利，execvp不会返回
- 注意: execvp()只有在找不到可执行文件时才返回
- 注意: 用execvp()替换的是shell子元素
- 注意: 主shell进程仍然是wait() 子进程
runcmd()如何处理I/O重定向?
- 例如echo hello > junk
- parsecmd()生成具有两个节点的树
  - cmd->type = ' > ', cmd ->file=“junk”, cmd -> cmd =…
  - cmd->type=' '， cmd -> argv=["echo"， "hello"]
- open ()和dup2() 将FD 1替换为输出文件的FD
- 改变其FD 1的是shell子进程
- execvp保存FD设置
- 因此echo运行时，FD 1 连接到了文件 junk
- 这很好，因为对于上述重定向过程echo，是无感知的的，只需要把内容写到FD 1中
为什么fork和exec是分开的?
- 也许通过fork复制shell内存是浪费，因为马上复制的内存会在 exec 执行完后扔掉
- 要点：子进程在调用 exec 前，有机会改变FD设置，并且父节进程的的FD集不会受到干扰
将在lab中实现一些技巧来避免fork()复制成本
shell如何实现管道?
- $ ls | wc -l
内核提供了一个管道抽象 int fds[2] pipe(fds)
- 一对文件描述符:一个 write FD 和一个 read FD
- 数据写入写入write FD，出现在read FD上
对于 ls | wc -l, shell 需要：
- 创建一个pipe
- fork
- 设置 fd 1 为 pipe 的 write FD
- 执行 ls
- 设置 wc 的fd 0 为 pipe 的 read FD
- 执行 wc
- 等待 wc

melon8/Lecture 1 操作系统概述.md

Select an option

No results found

Select an option

No results found