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本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本书以操作系统的基本原理、概念和应用为框架，以传统的UNIX为主线，分析了最近推出的Linux 3.10.12版本的存储管理、进程管理、进程通信、设备管理和文件系统的基本结构、算法、重要的数据结构和流程，详细给出了典型模块的源代码和注释，还对Windows 7和操作系统安全进行了分析。全书分3篇：第1篇介绍操作系统的基本原理及较常用的操作系统实例，如UNIX、Linux、Windows 7/8和Windows Server 2012等；第2篇介绍在UNIX和Linux系统下的系统程序设计、应用开发工具及开发技术；第3篇介绍UNIX系统管理和网络管理。

目    录
 
第1部分  原理篇
第1章  操作系统概论	3
1.1  什么是操作系统	3
1.2  操作系统的发展历史	4
1.3  现代操作系统类型	7
1.4  操作系统的概念、特征和功能	11
1.5  UNIX操作系统概述	14
习题1	16
第2章  存储管理	18
2.1  存储管理基础	18
2.2  基本存储管理方法	20
2.3  可变分区存储管理	21
2.4  内存扩充技术	25
2.5  纯分页的存储管理	27
2.6  请求分页系统	30
2.7  段式存储管理	33
2.8  段页式存储管理	34
2.9  Linux存储管理	35
习题2	43
第3章  进程管理	44
3.1  进程概述	44
3.2  进程控制块	46
3.3  调度	50
3.3.1  调度概述	50
3.3.2  进程调度策略	50
3.3.3  进程调度算法	51
3.4  UNIX系统的进程调度	54
3.5  进程的控制	57
3.6  进程的创建和映像改换	60
3.7  线程	62
3.7.1  多线程	62
3.7.2  线程的状态与功能	64
3.7.3  用户级和核心级线程	64
3.7.4  线程应用示例	66
3.8  Linux进程管理	66
3.8.1  Linux进程控制块	67
3.8.2  进程调度	70
3.8.3  进程创建	74
3.8.4  Linux的线程	82
习题3	83
第4章  进程通信	84
4.1  进程的同步与互斥	84
4.2  进程间互斥控制方法	85
4.3  信号量和semWait、semSignal
       操作	88
4.4  信号量的应用	89
4.5  进程间的数据通信	93
4.6  软中断和信号机构	95
4.7  死锁	97
4.8  Linux的IPC机制	102
4.8.1  Linux IPC概述	102
4.8.2  消息队列	104
4.8.3  共享内存	110
4.8.4  信号量	113
习题4	118
第5章  设备管理	120
5.1  概述	120
5.2  操作系统与中断处理	122
5.3  操作系统与时钟系统	126
5.4  操作系统对I/O操作的控制	127
5.5  设备管理的数据结构	129
5.6  磁盘调度	130
5.7  UNIX系统V的设备管理	134
5.7.1  块设备管理的主要数据结构	134
5.7.2  缓冲区管理	136
5.7.3  块设备管理	139
5.7.4  字符设备管理	140
5.8  设备分配	142
5.9  Linux的设备管理	143
5.9.1  概述	143
5.9.2  Linux字符设备管理	144
5.9.3  Linux块设备管理	148
5.9.4  Linux块设备缓冲区的管理	151
5.9.5  网络设备的管理	154
习题5	154
第6章  文件系统	156
6.1  概述	156
6.2  文件目录	160
6.3  文件存储资源分配	162
6.4  文件的系统调用	164
6.4.1  文件的创建、打开、关闭和
           取消	164
6.4.2  文件的读写	166
6.4.3  调整文件读写位置lseek	166
6.4.4  创建任何类型文件mknod	167
6.4.5  其他文件系统调用	167
6.5  文件的标准子例程	168
6.6  UNIX文件系统的内部结构	173
6.6.1  索引节点	173
6.6.2  文件索引结构	173
6.6.3  目录结构	174
6.6.4  打开文件结构	176
6.6.5  文件系统存储资源管理	178
6.7  管道文件和管道通信	180
6.8  Linux虚拟文件系统	184
6.8.1  虚拟文件系统	184
6.8.2  VFS主要数据结构	188
6.8.3  VFS文件的打开	193
6.8.4  VFS文件的读写	197
6.9  Ext文件系统	199
6.9.1  Ext2文件系统	199
6.9.2  Ext2的主要数据结构	202
6.9.3  Ext2文件的操作	207
6.9.4  Ext3文件系统	212
6.9.5  Ext4文件系统	213
习题6	214
第7章  Windows操作系统	216
7.1  Windows操作系统发展历程	216
7.2  Windows 7	219
7.2.1  系统体系结构	219
7.2.2  存储系统	222
7.2.3  进程、线程及处理器管理	228
7.2.4  I/O系统	232
7.2.5  文件系统	235
7.2.6  网络系统	238
7.3  Windows Server 2012	246
7.4  Windows 8	247
7.5  操作系统虚拟化及云计算	249
习题7	257
第8章  操作系统安全	259
8.1  操作系统的安全性	259
8.1.1  操作系统的安全需求	259
8.1.2  系统安全的评估与标准	260
8.1.3  Linux操作系统安全	262
8.1.4  Windows 2000操作系统安全	263
8.2  操作系统安全机制	265
8.2.1  标识与鉴别	265
8.2.2  可信路径	266
8.2.3  最小特权管理	267
8.2.4  访问控制	268
8.2.5  隐蔽通道检测与控制	270
8.2.6  安全审计	271
8.3  安全操作系统设计与实现	273
8.3.1  操作系统安全设计原理	273
8.3.2  安全策略	273
8.3.3  安全模型	274
8.3.4  安全体系结构	276
8.3.5  典型安全操作系统	278
习题8	280
第2部分 应用和开发篇
第9章  UNIX使用基础	283
9.1  登录和退出系统	283
9.2  Shell基础	284
9.3  文件系统基本知识	287
9.4  UNIX文件系统结构	289
习题9	290
第10章  UNIX实用程序	291
10.1  目录操作命令	291
10.2  文件操作命令	292
10.3  显示和打印命令	297
10.4  过滤器	299
10.5  设备操作	305
10.6  用户信息与进程控制	307
10.7  压缩和解压缩	309
10.8  其他命令	310
习题10	311
第11章  软件开发工具	313
11.1  文本编辑器vi	313
11.1.1  屏幕编辑命令	314
11.1.2  底行命令	317
11.1.3  在vi程序中执行Shell命令	319
11.2  C编译系统	320
11.3  库的维护	324
11.4  维护程序的程序（Make）	326
11.4.1  Make使用初步	327
11.4.2  Make的内部规则	328
11.4.3  Make中的宏	329
11.4.4  用Make维护库	330
11.4.5  一个综合例子	330
11.4.6  Make命令选项和参数	332
11.5  调试程序	333
11.6  源代码控制系统（SCCS）	334
11.7  其他软件开发工具	337
习题11	338
第12章  UNIX网络通信	339
12.1  检查计算机的连接情况	339
12.2  获取远程用户信息	339
12.3  用户间通话	340
12.4  远程登录和执行	341
12.5  远程文件复制和传输	342
12.6  网络服务命令	344
习题12	347
第13章  UNIX系统和网络程序设计	348
13.1  文件系统程序设计	348
13.2  用文件的系统调用实现
        进程通信	351
13.3  高级进程间通信	354
13.4  远程进程间通信Socket	360
13.5  UDP套接字编程	364
习题13	367
第14章  Shell程序设计	368
14.1  Shell程序和参数	368
14.2  Shell变量	369
14.2.1  用户定义变量	369
14.2.2  系统定义变量	370
14.2.3  Shell定义变量	371
14.2.4  参数替换	372
14.2.5  引号机制	372
14.3  测试和求值	373
14.4  控制结构	374
14.4.1  顺序控制结构	374
14.4.2  if语句	375
14.4.3  case语句	377
14.4.4  for语句	377
14.4.5  while和until语句	378
14.4.6  break、continue、exit和
            return语句	379
14.5  递归和Shell函数	379
14.6  Shell内部命令	380
14.7  Shell环境	382
14.8  Linux的BASH Shell	383
习题14	385
第3部分 系统和网络管理篇
第15章  UNIX系统管理	389
15.1  系统的启动和关闭	389
15.2  用户管理	392
15.3  刷新系统缓冲区	394
15.4  检查和修复文件系统	394
15.5  构造、安装和拆卸文件系统	396
15.6  定时运行程序	398
习题15	399
 
第16章  UNIX网络管理	400
16.1  配置TCP/IP	400
16.2  网络服务监控进程	402
16.3  域名服务系统	403
16.4  网络文件系统NFS	407
16.5  电子邮政系统	409
16.6  WWW服务器的配置	412
习题16	417
参考文献	418

第4版前言
相对Linux来说，UNIX操作系统比较简洁，源代码容易读，较适合于教学。本书出版已经14年了，期间Linux和Windows操作系统都有了较大的发展，这次修订的第4版以操作系统的基本原理、概念和应用为框架，以传统的UNIX为主线，并反映了Linux和Windows操作系统的最新发展。
与第3版比较，第4版的Linux操作系统部分有了很大的修改。第4版采用最近推出的Linux 3.10.12版本，分析了存储管理、进程管理、进程通信、设备管理和文件系统的基本结构、算法、重要的数据结构和流程，详细给出了典型模块的源代码和注释，以供教师、学生和研究Linux内核的读者参考。
本书分析的部分Linux源代码很长，为了节省篇幅，非关键的部分有所省略；有些结构说明中的常数也被截短了，余下部分用符号“*”表示。
针对目前使用人数最多的Windows操作系统，本书紧跟Windows操作系统的最新进展，舍弃了Windows 2000/XP/2003的结构分析等内容。第7章中以Windows 7操作系统为主线，全面分析了系统体系结构、存储管理、进程、线程及处理器管理、I/O系统、文件系统和网络系统。对微软最新的Windows 8和服务器操作系统产品Windows Server 2012，重点分析了其对以前Windows版本的功能更新部分。第7章还对x86平台操作系统虚拟化技术的基本原理进行了介绍，并以开源的Xen虚拟化技术为例说明了虚拟化的基本原理，重点分析了Hyper-V的系统架构和处理过程。此外还介绍了可运行云服务器、数据中心、Web和应用程序的云计算操作系统Windows Azure。
随着全球计算机信息化的发展，用户对信息服务的安全性提出了越来越高的要求。计算机信息系统的安全性主要依赖于其软件系统的安全性。由于操作系统是计算机软件系统中具有基础性、战略性和唯一控制硬件的关键软件，其安全职能是其他软件安全的根基。没有操作系统的安全就不可能真正解决计算机系统安全，进而解决整个网络信息系统的安全性问题。只有增强了操作系统的安全功能，各种病毒、木马程序、网络入侵和人为非法操作才能被真正抵制。
Solaris曾是使用最广泛、最成功的商业UNIX实现版本，也是一个最安全和最稳定的商用操作系统。但自2005年Sun公司正式推出其开源项目OpenSolaris以来，并没有取得关键的发展。本书第3版曾分析了Solaris操作系统，但基于篇幅原因，第4版删去有关内容，感兴趣的读者可参见第3版。
本书内容深浅适度，安排系统、合理，不仅介绍了操作系统的最新原理，实用性也很强。本书可作为高等学校计算机科学与技术和计算机应用专业以及通信工程、信息安全、电子工程、自动化控制和信息管理类等非计算机专业的教材及教学参考书，对于计算机软件开发人员、系统和网络管理人员，也是一本很好的参考书。
全书分为原理篇、应用和开发篇、系统和网络管理篇3部分，共16章。本书由陆松年、翁亮、潘理、薛质编写，由陆松年统稿。
 
本书计划讲课学时为80学时，不同专业可根据需要删去或略讲书中某些章节，将学时压缩至50～70。值得指出的是，操作系统是一门实践性很强的课程，因此不论在校学生或自学者都要进行一定数量的上机实验。与本书配套的还有由陆松年主编的《操作系统实验教程》（电子工业出版社，2010）。
本书在编写过程中得到了院、系领导对本书的大力支持，不少学生也参加了Linux分析工作，在此一并表示感谢。
由于作者水平有限，教学内容尚需要不断更新，特别是对Linux 3.10.12版本的分析，国内外鲜见论著发表，几乎完全是直接对源代码进行研究和分析，书中难免存在一些错误，恳切希望各位学者和读者批评指教，作者将不胜感谢。

本书为读者提供相关教学资料，可从华信教育资源网站（http://www.hxedu.com.cn）下载。
 

作  者

陆松年，上海交通大学计算机科学与技术系教授，主要研究方向为计算机通信网、多媒体网络通信、目录系统、信息保密与安全（主要涉及防火墙、VPN、PKI以及PMI等）、操作系统和嵌入式系统等。

本书配套资源下载

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操作系统教程（第4版）