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导读
引用
Silberschatz, A., Galvin, P. B., & Gagne, G. (2018). Operating System Concepts (10th ed.). Wiley.
章节概要
第10版（2018年4月；Wiley标注为1,040页）分九个部分共21章，另有四个附录（有影响的操作系统、Windows 7、BSD UNIX和Mach系统），附录单独编页，据序言介绍放在本书网站上提供。序言把本书定位为本科三、四年级或研究生一年级操作系统入门课程的教材，以直观描述、图示和例子而非形式化证明来呈现概念。例子取自Linux、Windows、macOS、Solaris、Android和iOS。每章以练习题（答案在网站上）、更多习题和延伸阅读结束。本版围绕作者指出的四大趋势修订：移动操作系统、多核系统、虚拟化以及基于非易失性存储器的存储。
第一部分 第1–2章：导论；操作系统结构
讲操作系统是什么、做什么，硬件背景（包括对内核中常用数据结构的概述），以及系统如何设计和构建：服务、系统调用、链接器与加载器、操作系统结构以及用GRUB启动。序言指出，这两章不涉及内部算法，适合只想了解概貌的读者。
第二部分 第3–5章：进程；线程与并发；CPU调度
把进程作为工作单元，讲其内存布局和进程间通信（包括Mach消息传递和Android RPC）；线程与隐式线程，包括fork-join并行、Java Future、Grand Central Dispatch和Intel Threading Building Blocks；以及CPU调度，从基本算法讲到多核与NUMA感知调度、Linux CFS调度器和Windows 10。
第三部分 第6–8章：同步工具；同步示例；死锁
原来的同步一章现在分为两章：第6章讲竞争条件和通用工具，从内存模型和内存屏障到比较并交换（CAS）和无锁算法，但不绑定具体API；第7章把这些工具用于经典同步问题，使用POSIX信号量、条件变量和Java。第8章讲死锁和活锁，并介绍Linux lockdep等工具。
第四部分 第9–10章：内存；虚拟内存
讲现代硬件上的内存管理，包括分页、以页为单位的交换和ARMv8 64位体系结构（分段内容已删除）；接着讲虚拟内存：缺页、帧分配、NUMA上的分配、内存压缩以及Linux和Windows 10的内存管理。
第五部分 第11–12章：大容量存储结构；I/O系统
把硬盘和非易失性存储设备同等对待，讲磁盘调度、RAID、云存储和对象存储；然后讲I/O硬件、接口和内核I/O结构、阻塞与非阻塞I/O以及性能。
第六部分 第13–15章：文件系统接口；文件系统实现；文件系统内部
从用户角度讲文件、目录、保护和内存映射文件；然后讲文件系统如何实现，包括分配方法、性能、日志、TRIM和Apple文件系统；还有新增的一章讲文件系统内部，整合了上一版的相关内容。
第七部分 第16–17章：安全；保护
安全一章现在放在保护之前：讲勒索软件等当前威胁、附代码示例的代码注入攻击、加密、认证以及地址空间布局随机化等防御。保护一章讲保护环、访问控制、强制访问控制、Linux能力机制、沙箱、代码签名以及Java栈检查。
第八部分 第18–19章：虚拟机；网络与分布式系统
讲虚拟化技术和硬件支持、容器、Docker和Kubernetes，以及单内核（unikernel）等最新研究；然后讲以TCP/IP为重点的网络，并结合分布式系统和Google文件系统、Hadoop等分布式文件系统。
第九部分 第20–21章：Linux系统；Windows 10
两个案例研究，把全书概念应用于完整的系统。Linux一章讲历史、设计原则、内核模块、进程管理、调度、内存管理、文件系统、I/O、进程间通信、网络和安全。
核心概念
第一、二部分：结构与进程
- 系统调用与内核结构：程序如何请求服务，以及操作系统的各种组织和构建方式。
- 进程与线程：工作单元及其中的执行单元，以及进程之间的通信。
- CPU调度：选择下一个运行线程的策略，包括多核和NUMA的影响。
第三部分：同步
- 竞争条件与临界区：为什么对共享数据的并发访问需要协调。
- 同步工具：锁、信号量、管程和条件变量，以及无锁的比较并交换。
- 死锁与活性：进程永远等待的条件，以及如何预防、避免或检测死锁。
第四至六部分：内存、存储与文件
- 分页与虚拟内存：虚拟内存到物理内存的映射、按需调页和页面置换。
- 大容量存储与I/O：磁盘和非易失性存储设备、调度、RAID以及内核I/O子系统。
- 文件系统实现：分配、目录、日志和性能。
第七至九部分：安全、高级主题与案例研究
- 安全与保护：抵御攻击与控制对资源的访问。
- 虚拟机与容器：在共享硬件上运行相互隔离的环境。
- 案例研究：以Linux和Windows 10作为概念的完整实例。
评析
优点
- 概念为先，系统为例。 序言提出的目标是在不依附于某一操作系统的一般框架中呈现概念，并用当今桌面、服务器和移动系统中的大量例子加以说明。因此，无论课程实践使用哪种系统，本书都适用。
- 内容新颖的一版。 序言列出了每一章的主要修订：加强多核、移动和ARM的内容，固态存储，拆分并扩充的同步内容（包括内存模型和无锁算法），容器和Kubernetes等。
- 三种环境下的编程。 示例使用C语言的POSIX和Pthreads、Java以及Windows API，有时对同一任务（如创建线程）三种都给出。可下载的Ubuntu虚拟机支持编程作业，其中一些作业需要编写Linux内核模块。
- 配套资源丰富。 网站上提供练习题答案、更多习题、复习题、学生学习指南、幻灯片和课程大纲示例。
局限
- 重直观而非证明。 作者有意省略了大部分形式化证明，代之以图示和例子，并指引读者查阅研究论文；想要严格论述（例如同步的正确性）的学生需要其他资料。
- 篇幅大。 本书超过1,000页，既是课程教材也是参考书；序言建议按章节顺序学习，但也提供了用于挑选章节的课程大纲示例。
- 先修要求。 序言假定读者掌握基本数据结构、计算机组成并熟悉C语言；不熟悉C的读者会觉得编程示例很吃力。
- 出版形式。 据作者网站介绍，第10版以电子版单独销售，或与删节版的印刷配套本捆绑销售（Wiley后来又出了活页版）；想要完整纸质书的读者应确认所购买的版本。
在课程中的定位
本书是本课程操作系统课的主要教材之一。Tanenbaum和Bos的 Modern Operating Systems 是一本同类的标准教材，以Linux、Android和Windows的详细案例研究支撑原理；两者中任何一本都可以作为主教材，另一本作为补充讲解。Arpaci-Dusseau夫妇免费提供的 Operating Systems: Three Easy Pieces 围绕虚拟化、并发和持久化组织内容，对于想从另一个角度（尤其是并发）理解的学生是很好的伴读。
Ward的 How Linux Works 是实践性的伴读，展示第2、3、9–14和20章的概念在一台运行中的Linux机器上出现在哪里、如何查看。Saltzer和Kaashoek的 Principles of Computer System Design 适合之后更广泛地讨论计算机系统设计原则的课程。
如何使用本书
本书适合三、四年级的计算机科学本科生（序言所指的程度）、研究生一年级学生，以及想系统了解操作系统的从业者。学习前应具备数据结构、计算机组成和C语言基础。
一学期课程的实用计划：
- 核心： 第1–7章（概述、进程、线程、调度、同步）、第8章（死锁）、第9–10章（内存）和第13–14章（文件系统）。这些章节承载主要概念和大部分编程作业。
- 存储与I/O： 第11–12章，尤其适合对系统性能感兴趣的学生。
- 选读或第二门课： 第15–19章，讲文件系统内部、安全、保护、虚拟化和分布式系统。
- 案例研究： 如果课程用Linux编程，就把第20章与核心章节同步阅读；如果用Windows，则读第21章。关于历史系统的在线附录可按兴趣阅读。
做完每章末尾的练习题，并对照网站上的答案。尽早安装Linux虚拟机并完成编程项目，因为进程、线程、同步和内存管理主要是通过亲手编程才能真正理解的。复习时可借助学习指南。