作为UNIX环境的领导者，Solaris操作系统以其可用性、可扩展性、安全性和可管理性成为企业在现代网络环境中发布应用的首要选择。许多读者迫切希望了解Solaris操作系统的内部体系结构和工作原理，以便在Solaris操作平台上进行开发。为了满足这一需求，国内几所重点大学操作系统课程的主讲教师共同编写了本书。本书以Solaris为例，系统介绍了操作系统的原理。

本书特点
　　●国内第一本全面讲述Solaris操作系统原理的教程，不仅全方位地剖析了操作系统的基本原理，而且涵盖了Solaris的最新特性，有利于高校操作系统教学内容与主流操作系统技术同步。
　　●作者均为国内重点大学操作系统课程的主讲教师，本书融入了他们丰富的专业知识和教学经验以及多年研究Solaris操作系统的心得体会。
　　●Sun中国工程研究院为本书的编写提供了许多第一手资料和技术支持，并对本书的初稿提出了很好的建议。
　　●Sun中国工程研究院院长王星耀先生专门为本书作序。
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无

序
编者的话

第1章　 操作系统概论 1
1.1　 操作系统的概念 1
1.1.1　 计算机系统 1
1.1.2　 操作系统的定义 2
1.1.3　 操作系统的特征 3
1.1.4　 研究操作系统的几种观点 4
1.1.5　 操作系统的功能 5
1.2　 操作系统的发展 8
1.2.1　 手工操作 8
1.2.2　 监控程序（早期批处理） 8
1.2.3　 多道批处理 9
1.2.4　 分时与实时系统 9
1.2.5　 UNIX通用操作系统 9
1.2.6　 个人计算机操作系统 10
1.2.7　 当代操作系统的两大发展方向—
宏观应用与微观应用 10
1.3　 操作系统的分类 10
1.3.1　 批处理操作系统 10
1.3.2　 分时操作系统 13
1.3.3　 实时操作系统 13
1.3.4　 嵌入式操作系统 14
1.3.5　 个人计算机操作系统 15
1.3.6　 网络操作系统 15
1.3.7　 分布式操作系统 15
1.3.8　 智能卡操作系统 16
1.4　 Solaris的发展史 17
1.4.1　 Solaris 与BSD UNIX 17
1.4.2　 Solaris 与Bill Joy 18
1.4.3　 Solaris版本的演化过程 18
1.4.4　 Solaris 8和Solaris 9操作系统 19
1.4.5　 Solaris 10的特性 21
1.4.6　 CDDL协议 26
1.5　 本章小结 27
习题 28
第2章　 Solaris体系结构和机制 30
2.1　 操作系统的设计 30
2.1.1　 操作系统的设计所面临的问题 30
2.1.2　 操作系统的设计过程 31
2.1.3　 操作系统的设计目标 31
2.1.4　 操作系统的结构设计 33
2.2　 Solaris内核体系结构 36
2.2.1　 进程、线程和调度 37
2.2.2　 新的线程模型 38
2.2.3　 全局进程优先级和调度 39
2.2.4　 进程间通信 40
2.2.5　 内存管理 40
2.2.6　 文件和文件系统 40
2.2.7　 资源管理 41
2.3　 Solaris系统机制 41
2.3.1　 中断 41
2.3.2　 系统调用 49
2.3.3　 资源管理 54
2.4　 本章小结 56
习题 57
第3章　 进程管理 58
3.1　 进程 58
3.1.1　 程序的顺序执行和并发执行 58
3.1.2　 进程的定义和描述 59
3.1.3　 进程的状态转换 60
3.2　 进程控制 63
3.2.1　 进程的创建和退出 63
3.2.2　 进程的阻塞和唤醒 64
3.3　 线程 64
3.3.1　 线程的概念 64
3.3.2　 进程和线程的比较 65
3.4　 Solaris进程和线程 66
3.4.1　 进程对象 66
3.4.2　 进程的核心组成部分 67
3.4.3　 Solaris进程模型的演变 68
3.4.4　 进程数据结构 69
3.4.5　 进程创建 75
3.4.6　 进程终止 77
3.5　 进程互斥和同步 78
3.5.1　 互斥算法 78
3.5.2　 信号量 81
3.5.3　 经典进程同步问题 84
3.5.4　 管程 85
3.5.5　 Solairs内核同步机制 86
3.6　 进程间通信 95
3.6.1　 System V的进程间通信框架 96
3.6.2　 Solaris信号 98
3.6.3　 Solairs信号量 102
3.6.4　 Solaris共享存储区 103
3.6.5　 Solairs消息队列 106
3.6.6　 POSIX的进程间通信 107
3.6.7　 Solairs门 110
3.7　 死锁问题 113
3.7.1　 概述 113
3.7.2　 死锁的预防 114
3.7.3　 死锁的检测 115
3.7.4　 死锁的避免 115
3.7.5　 解决死锁问题的综合方法 115
3.8　 本章小结 115
习题 116
第4章　 处理机调度 118
4.1　 概述 118
4.1.1　 处理机调度的类型 118
4.1.2　 调度的性能准则 119
4.1.3　 进程调度程序 119
4.2　 调度算法 119
4.2.1　 先来先服务算法 119
4.2.2　 短作业优先算法 120
4.2.3　 时间片轮转算法 120
4.2.4　 多级队列算法 120
4.2.5　 优先级算法 121
4.2.6　 多级反馈轮转算法 121
4.3　 Solaris的线程调度 121
4.3.1　 Solaris的线程调度算法概述 121
4.3.2　 Solaris调度程序和线程状态 122
4.3.3　 Solaris调度类 124
4.3.4　 Solaris线程优先级 125
4.3.5　 Solaris调度类函数 126
4.3.6　 Solaris的调度程序相关数据结构 127
4.3.7　 调度队列管理 132
4.3.8　 分时类TS和交互类IA 133
4.3.9　 实时类RT 134
4.3.10　 公平共享类FSS 135
4.4　 本章小结 135
习题 136
第5章　 存储管理 137
5.1　 概述 137
5.1.1　 存储体系 137
5.1.2　 存储管理的任务 138
5.1.3　 地址转换 139
5.2　 分区存储管理方案 141
5.2.1　 固定分区 141
5.2.2　 可变分区 142
5.2.3　 分区存储管理方案的优缺点 147
5.3　 页式存储管理方案 148
5.3.1　 基本思想 148
5.3.2　 内存空间的分配与回收 148
5.3.3　 地址转换与快表 149
5.3.4　 页式存储管理的优缺点 151
5.4　 段式存储管理方案 151
5.4.1　 基本思想 152
5.4.2　 内存空间的分配与回收 152
5.4.3　 地址转换与存储保护 153
5.4.4　 段式存储管理的优缺点 154
5.4.5　 段页式存储管理方案 154
5.5　 覆盖与交换技术 155
5.5.1　 覆盖技术 155
5.5.2　 交换技术 156
5.6　 虚拟存储管理 157
5.6.1　 虚拟存储技术 157
5.6.2　 虚拟页式存储管理 158
5.7　 Solaris的存储管理 164
5.7.1　 概述 164
5.7.2　 虚拟存储管理 167
5.7.3　 物理内存管理 182
5.7.4　 内核内存管理 193
5.8　 本章小结 204
习题 205
第6章　 文件系统 208
6.1　 文件概念与实现 208
6.1.1　 文件 208
6.1.2　 文件实现 211
6.2　 目录概念与实现 214
6.2.1　 目录 214
6.2.2　 目录实现 217
6.3　 文件系统 217
6.3.1　 文件系统模型 218
6.3.2　 文件系统可恢复性 220
6.3.3　 文件系统安全性 221
6.4　 Solaris文件系统 222
6.4.1　 Solaris文件系统框架 222
6.4.2　 UFS文件系统 238
6.4.3　 ZFS文件系统 253
6.5　 本章小结 265
习题 265
第7章　 设备管理 266
7.1　 概述 266
7.1.1　 设备管理的重要性和任务 266
7.1.2　 设备的分类 267
7.1.3　 计算机I/O系统的结构 268
7.1.4　 I/O设备数据传送控制方式 268
7.2　 设备管理的实现技术 272
7.2.1　 中断技术 272
7.2.2　 缓冲技术 275
7.2.3　 设备分配技术 276
7.3　 I/O软件的结构 278
7.3.1　 设备驱动程序 279
7.3.2　 与设备无关的系统软件 280
7.3.3　 用户空间的I/O 软件 281
7.4　 Solaris的I/O子系统 282
7.4.1　 I/O子系统与内核的关系 282
7.4.2　 设备文件与设备文件系统 283
7.4.3　 设备树 284
7.4.4　 DDI/DKI 285
7.5　 Solaris的设备驱动程序框架 286
7.5.1　 设备和驱动程序的分类 286
7.5.2　 设备驱动程序的结构与接口 286
7.5.3　 通用于所有驱动程序的入口点 289
7.5.4　 驱动程序的调用 292
7.6　 Solaris的中断和DMA处理 299
7.6.1　 中断处理 299
7.6.2　 DMA处理 305
7.7　 Solaris的各类设备驱动程序 309
7.7.1　 字符设备驱动程序 309
7.7.2　 块设备驱动程序 310
7.7.3　 STREAMS设备驱动程序 311
7.8　 简单的字符设备驱动程序 314
7.8.1　 编写驱动程序 314
7.8.2　 编写设备配置文件 318
7.8.3　 创建与安装驱动程序 318
7.8.4　 测试驱动程序 318
7.9　 本章小结 319
习题 320
参考文献 321

序
　　—深耕肥沃土，丰收甜美实
　　千禧年，正值网络大盛，硅谷高科技公司纷纷海外求才。我来华探点，跑遍全国，唯最钟情中关村的扎实系统研发，因此选定清华科技园为Sun在中国的第一工程中心。当时的领导给了我明确的指示：科技要在中国扎根。七八年来，铁打的营，流水的兵。领导如走马灯，Sun工程中心的人们，也在一步步地成长。但科技的扎根，止于这工程中心，而没有达到“中国”。两三年前，我们反思后决定以开源软件为敲门砖，设校园为长期计划的重点。这是大家乐见其成的，老师同学们因此常有鼓励。这些肯定，对我这“海归人”有极大的激励。对这片土地，终于有了个可以贡献的地方。激情中有时忘了自己是个Sun公司的员工，而只是社区的一员。对项目落实的期许，也日渐殷切。欣闻《Solaris操作系统原理》问世，它介绍精髓，建议研究方向，提升下一代的兴趣，又能创造商业价值。在百年大计中，这书正是关键的起头。
　　几年前有个年轻人来应征，到我面试时，问他为什么想来Sun工作，这其实是个虚问题，给他个机会天马行空，畅所欲言。“有人告诉我，没做过操作系统，就不是真的软件工程师。没做过Solaris，就没见过真正的操作系统。”嘿，我乐了。小伙子颇有“不到长城非好汉”之风，当然录取了。我亲身参与Solaris的研发数年，认为这是天下最先进的操作系统。Solaris的稳定性，世界领先。而且，又有优越的扩张能力及顶级的安全架构。研发操作系统的人，当然必须一观其堂奥。两年前它全面开源，自此有心人都可以自由浏览，探微访秘。我拜访过全国很多高校，直接体会了校园对开源的热情。学术界公开的环境，正是开源的精神。经过开源，教授研究顶尖的理论实现，学生学习先进的技术。双赢。
　　操作系统，即使在今天都是块肥沃土地，有许多耕耘的空间，收获硕果的机会。任何一个操作系统的弱点，都是个创新的机会。哪一个真好用？哪一个够安全？哪一个效率够高？而创新的原动力，始于作风开放、思想激荡的校园。但学院中的创新，如工业孵化器的创头公司一般，都是全球竞争的舞台。除了环境，还需要有资源、方法、技术基础才能领先。但这创新的技术水平极高，一个专业工程师需要多年的时间才能掌握核心重点。中国当今的发展要求这一效率必须提高。好的启蒙，对于这效率有大大的影响。其中一个关键的要素，就是本好书。技术教科书，是个导引的蓝图。它能让读者先一览全局，再细读重点，接着去验证源码，最后就能实验创新了。
　　感谢编者的热情、专业及无私的合作。希望此书成为中国操作系统研发的创新要素，提升中国的系统软件技术水平，向世界一流的创新层次迈进。

　　王星耀，Sun中国工程研究院院长
　　2008年初春于北京清华科技园