1.3 操作系统

一、启动：

1、通电：从ＲＯＭ（只读内存，即：BIOS芯片）中读取BIOS|UEFI引导程序，BISO程序执行硬件自检，读取CMOS中配置信息初始化

2、通过启动顺序优先级，把控制权交给排在第一位的储存设备,下一阶段执行程序，磁盘第一个扇区512byte（即：MBR）：

　　（1） 第1-446字节：调用操作系统的机器码。

　　（2） 第447-510字节：分区表（Partition table）。

　　（3） 第511-512字节：主引导记录签名（0x55和0xAA）。

　　分区纪录表64byte（记录一个分区需要16byte）；主引导记录签名（最后2byte，0x55和0xAA：这个设备可以用于启动）

记录一个分区16byte：

　　（1） 第1个字节：如果为0x80，就表示该主分区是激活分区，控制权要转交给这个分区。四个主分区里面只能有一个是激活的。

　　（2） 第2-4个字节：主分区第一个扇区的物理位置（柱面、磁头、扇区号等等）。

　　（3） 第5个字节：主分区类型。

　　（4） 第6-8个字节：主分区最后一个扇区的物理位置。

　　（5） 第9-12字节：该主分区第一个扇区的逻辑地址。

　　（6） 第13-16字节：主分区的扇区总数。

3、MBR把计算机的控制权就要转交给硬盘的某个分区，这里又分成三种：

3.1 情况A：卷引导记录

上一节提到，四个主分区里面，只有一个是激活的。计算机会读取激活分区的第一个扇区，叫做"卷引导记录"（Volume boot record，缩写为VBR）。

"卷引导记录"的主要作用是，告诉计算机，操作系统在这个分区里的位置。然后，计算机就会加载操作系统了。

3.2 情况B：扩展分区和逻辑分区

随着硬盘越来越大，四个主分区已经不够了，需要更多的分区。但是，分区表只有四项，因此规定有且仅有一个区可以被定义成"扩展分区"（Extended partition）。

所谓"扩展分区"，就是指这个区里面又分成多个区。这种分区里面的分区，就叫做"逻辑分区"（logical partition）。

计算机先读取扩展分区的第一个扇区，叫做"扩展引导记录"（Extended boot record，缩写为EBR）。它里面也包含一张64字节的分区表，但是最多只有两项（也就是两个逻辑分区）。

计算机接着读取第二个逻辑分区的第一个扇区，再从里面的分区表中找到第三个逻辑分区的位置，以此类推，直到某个逻辑分区的分区表只包含它自身为止（即只有一个分区项）。因此，扩展分区可以包含无数个逻辑分区。

但是，似乎很少通过这种方式启动操作系统。如果操作系统确实安装在扩展分区，一般采用下一种方式启动。

3.3 情况C：启动管理器

在这种情况下，计算机读取"主引导记录"前面446字节的机器码之后，不再把控制权转交给某一个分区，而是运行事先安装的"启动管理器"（boot loader），由用户选择启动哪一个操作系统。

Linux环境中，目前最流行的启动管理器是Grub。

4、控制权转交给操作系统后，操作系统的内核首先被载入内存。

以Linux系统为例，先载入/boot目录下面的kernel。内核加载成功后，第一个运行的程序是/sbin/init。它根据配置文件（Debian系统是/etc/initab）产生init进程。这是Linux启动后的第一个进程，pid进程编号为1，其他进程都是它的后代。

然后，init线程加载系统的各个模块，比如窗口程序和网络程序，直至执行/bin/login程序，跳出登录界面，等待用户输入用户名和密码。

至此，全部启动过程完成。

引用http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/02/booting.html

 

二、操作系统内核分类：

1、宏内核：

内存管理

cpu调度

文件系统

中断处理，设备驱动

应用管理，进程调度

2、微内核：进程调度，弹性部署，5G，loT

操作系统的用户态和内核态：

cpu分不同的指令级别：0-3

linux内核跑在ring0级，用户程序跑在ring3级，对于系统的关键访问，需要经过kernel同意，保证系统的w健壮性，linux内核执行的操作-->200多个系统调用

操作系统进程管理：

进程是操作系统用来分配资源的基本单位，每一个进程都有一个数据结构描述它，进程描述符（PDC：Process Control Block）。

进程和线程的区别：进程有自己的内存空间，线程共享进程的内存空间，执行调度的基本单位。

内核线程：内核自己的线程，内核独用的。

僵尸进程和独儿进程：

僵尸进程：父进程创建一个子进程，会维护子进程的pcb，子进程运行结束了，父进程没有释放子进程，就形成了僵尸进程。

独儿进程：父进程创建一个子进程，会维护子进程的pcb，子进程结束之前，父进程结束了，就形成了独儿进程。操作系统会默认为独儿进程，提供一个公共的父进程。

内核进程调度器决定运行哪个进程，时长等。

进程调度：抢占式和非抢占式。

非抢占式：除非进程主动让出cpu（yielding），否则将一直运行该进程；

抢占式：由进程调度器强制开始或暂停（抢占）某一进程的执行；

进程调度算法：2.6采用CFS（Completely Fair Schedule）完全公平调度策略；按优先级分配时间片的比例；记录每个进程的执行时间，如果有一个进程执行时间不到应该分配给它的比例，优先执行；