上交os lec1 操作系统的定义

lec 0

操作系统并不是免费的午餐，而是构筑与控制生态的黑土地。
批处理，交互，分布式，云端结合以及现在的定制化os
以及现在os越来越复杂

lec 1

操作系统难定义，可以定义为硬件与软件之间的软件层：操作系统是管理硬件资源，控制程序运行，改善人机界面和为应用软件提供支持的一种系统软件
应用不断贡献功能并沉淀到os中，使得其成为os的一部分
运行一个可执行文件，os需要考虑的一些问题：
即使只有一个应用，仍然需要os，因为os可以提供容错的功能，如果这个应用崩溃了，那么os可以提供错误信息，来分析调试。即使应用想要完全控制硬件，也需要os，os可以提供程序装载与进程调度等功能
操作系统为应用提供的服务：
- 为应用提供计算资源的抽象，
  - CPU，进程/线程，数量不受物理CPU的限制
  - 内存，虚拟内存，大小不受物理内存的限制
  - I/O, 将各种设备统一抽象为文件，提供统一接口
- 为应用提供线程间的同步
  - 应用可以实现自己的同步原语(如spinlock)
  - 操作系统提供了更高效的同步原语(与线程切换配合，如pthread_mutex)
- 为应用提供进程间的通信
  - 应用可以利用网络进行进程间通信(如loopback设备)
  - 操作系统提供了更高效的本地通信机制(具有更丰富的语义，如pipe)
操作系统对于应用的管理
操作系统需要考虑管理与服务两个方面，而管理与服务的目标会存在冲突，比如服务想要使得其服务的单个应用运行效率最大化，而管理希望整个系统的资源整体利用率最大化，比如手机面向人机交互，所以希望当个应用运行效率最高
应用通过系统调用与操作系统交互
操作系统的管理，如何卡死一个OS？不停的fork，可以通过cgroup/Linux解决该问题，虚拟机，这些都是资源隔离。还可以重启机器，只读约束(也就是不良的代码，被检测出来之后不准运行)
操作系统的挑战，由于进程之间的隔离，进程间的通信速度极慢
现在出现了非易失性内存，所以新的操作系统需要保证崩溃一致性
os提供抽象，把复杂留给自己，把简单给用户
上交教学操作系统ChCore,微内核微内核便以形式化验证，提高内核安全性