操作系统导论读书笔记

虚拟化

抽象：进程

本章讨论操作系统提供的基本的抽象—— 进程。进程的非正式定义非常简单：进程就是运行中的程序。程序本身是没有生命周期的，它只是存在磁盘上面的一些指令（也可能是一些静态数据）​。是操作系统让这些字节运行起来，让程序发挥作用。

虽然只有少量的物理CPU可用，但是操作系统如何提供几乎有无数个CPU可用的假象？操作系统通过虚拟化（virtualizing）CPU来提供这种假象。通过让一个进程只运行一个时间片，然后切换到其他进程，操作系统提供了存在多个虚拟CPU的假象。这就是时分共享（time sharing）CPU技术，允许用户如愿运行多个并发进程。潜在的开销就是性能损失，因为如果CPU必须共享，每个进程的运行就会慢一点。

要实现CPU的虚拟化，要实现得好，操作系统就需要一些低级机制以及一些高级智能。我们将低级机制称为机制（mechanism）​。机制是一些低级方法或协议，实现了所需的功能。例如，我们稍后将学习如何实现 上下文切换（context switch） ​，它让操作系统能够停止运行一个程序，并开始在给定的CPU上运行另一个程序。所有现代操作系统都采用了这种分时机制。

在这些机制之上，操作系统中有一些智能以策略（policy）的形式存在。策略是在操作系统内做出某种决定的算法。例如，给定一组可能的程序要在CPU上运行，操作系统应该运行哪个程序？操作系统中的调度策略（scheduling policy）会做出这样的决定，可能利用历史信息（例如，哪个程序在最后一分钟运行得更多？​）​、工作负载知识（例如，运行什么类型的程序？​）以及性能指标 （例如，系统是否针对交互式性能或吞吐量进行优化？​）来做出决定。

抽象：进程概念