1、第八章網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)1.網(wǎng)絡(luò)的組成 通信子網(wǎng)基礎(chǔ)部分，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信 資源子網(wǎng)由若干聯(lián)網(wǎng)主機(jī)構(gòu)成，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理1)通信子網(wǎng)的組成分組交換器用于實(shí)現(xiàn)分組交換多路轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)從多路到一路、一路到多路的轉(zhuǎn)換分組組裝/拆卸設(shè)備PAD網(wǎng)絡(luò)控制中心管理和監(jiān)測整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行網(wǎng)關(guān)G實(shí)現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)之間的互連2)資源子網(wǎng)的組成主機(jī)（HOST）資源子網(wǎng)的主體（主機(jī)中配有單機(jī)OS、網(wǎng)絡(luò)OS）終端設(shè)備（T）用戶與網(wǎng)絡(luò)間的接口。網(wǎng)絡(luò)OS用于實(shí)現(xiàn)不同主機(jī)系統(tǒng)間的用戶通信，全網(wǎng)硬、軟資源的共享，提供統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)接口，以方便用戶使用網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)DB向網(wǎng)絡(luò)用戶提供修改存、取網(wǎng)絡(luò)DB中數(shù)據(jù)的服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的共享。2.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形

2、網(wǎng)絡(luò)樹形網(wǎng)絡(luò)總線形網(wǎng)絡(luò)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)狀形網(wǎng)絡(luò)3.交換網(wǎng)線路交換網(wǎng)報(bào)文交換網(wǎng)分組交換網(wǎng)4.局域網(wǎng)公用總線LAN環(huán)形LAN5.開放系統(tǒng)互連參考模型層次式結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（三要素：語義、語法、規(guī)則）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)對(duì)等實(shí)體間的通信服務(wù)存取點(diǎn)和連接OSI七層模式 6. 各層功能物理層：提供物理鏈接，實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層：提供相鄰結(jié)點(diǎn)間透明的、可靠的信息傳輸服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層：提供在源DCE和目標(biāo)DCE之間的信息傳輸服務(wù)。傳輸層：建立端端之間的透明、可靠的數(shù)據(jù)傳輸，差錯(cuò)控制等。會(huì)晤層：為不同系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用進(jìn)程建立會(huì)晤連接，以保證不丟失數(shù)據(jù)。表示層：向應(yīng)用進(jìn)程提供信息表示方式，對(duì)不同表示方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換管理等。應(yīng)用層：

3、為應(yīng)用進(jìn)程訪問OSI環(huán)境提供手段，直接為應(yīng)用進(jìn)程服務(wù)。7. 客戶/服務(wù)器模式和對(duì)等模式信息系統(tǒng)模式的分類客戶/服務(wù)器模式的結(jié)構(gòu)：邏輯上屬星形結(jié)構(gòu)可采用公用總線型（即以服務(wù)器為中心，與各客戶間采用點(diǎn)點(diǎn)的通信方式，各客戶間不能直接通信）客戶/服務(wù)器模式的類型 客戶/服務(wù)器間的交互客戶/服務(wù)器模式的優(yōu)點(diǎn) 對(duì)等模式（peer-to-peer）8.系統(tǒng)模式的分類1) 集中模式（信息處理和控制都是集中式）2) 客戶/服務(wù)器模式（信息處理分布，系統(tǒng)控制集中）3) 對(duì)等模式（系統(tǒng)的處理和控制都是分布的）1) 客戶/服務(wù)器模式的類型文件服務(wù)器式的客戶/服務(wù)器模式（如Netware）特點(diǎn)：主要由客戶負(fù)責(zé)對(duì)應(yīng)用程序

4、進(jìn)行處理，文件服務(wù)器只負(fù)責(zé)向客戶提供服務(wù)DB服務(wù)器式的客戶/服務(wù)器模式特點(diǎn)：由客戶和服務(wù)器兩者共同完成對(duì)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)需求的處理2) 客戶/服務(wù)器間的交互工作站發(fā)送請(qǐng)求包服務(wù)器接收請(qǐng)求包服務(wù)器回送響應(yīng)包客戶接收響應(yīng)包 3) 客戶/服務(wù)器模式的優(yōu)點(diǎn)數(shù)據(jù)分布存貯數(shù)據(jù)分布處理數(shù)據(jù)的用戶界面易于改編的應(yīng)用軟件可靠性差：一旦服務(wù)器發(fā)生故障，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓（可采用冗余技術(shù)提高可靠性）瓶頸問題（可通過減少客戶機(jī)數(shù)目來防止）9. 網(wǎng)絡(luò)OS的構(gòu)成工作站網(wǎng)絡(luò)軟件：是實(shí)現(xiàn)客戶與服務(wù)器的交互，使工作站上的用戶訪問服務(wù)器的文件系統(tǒng)，共享資源網(wǎng)絡(luò)環(huán)境軟件 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件 網(wǎng)絡(luò)管理軟件:安全性管理;容錯(cuò);備份;性能監(jiān)測1)網(wǎng)絡(luò)

5、環(huán)境軟件為多任務(wù)的高度并發(fā)執(zhí)行，提供良好環(huán)境對(duì)工作與服務(wù)器之間的報(bào)文傳送進(jìn)行管理提供高速的多用戶文件系統(tǒng),包括：多任務(wù)軟件;傳輸協(xié)議軟件;多用戶文件系統(tǒng)2)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件名字服務(wù)：管理網(wǎng)絡(luò)上所有對(duì)象的名字多用戶文件服務(wù)打印服務(wù)電子郵件服務(wù)3)文件與打印服務(wù)以虛擬軟盤方式實(shí)現(xiàn)磁盤共享以虛擬軟盤方式共享軟盤存在的問題（未提供互斥訪問的機(jī)制）文件服務(wù)方式：該方式下，用戶對(duì)文件的訪問是由服務(wù)器來管理的。文件服務(wù)軟件：FSP協(xié)議軟件，報(bào)文的分解與重新組裝模塊。打印服務(wù)：實(shí)現(xiàn)原理、共享打印的控制模式4)電子郵件服務(wù)電子郵件的類型電子郵件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式電子郵件系統(tǒng)的功能報(bào)文處理系統(tǒng)的引入a)電子郵件的類型文字

6、型電子郵件（最常用、僅使用文字）語音型電子郵件（能實(shí)現(xiàn)語音型電子郵件傳輸）圖象型電子郵件b)電子郵件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式客戶/服務(wù)器方式（為網(wǎng)絡(luò)工作站配電子郵件軟件）對(duì)等方式：每個(gè)工作站上配一電子郵件服務(wù)器（無需經(jīng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器）c)電子郵件系統(tǒng)的功能發(fā)送電子郵件接收郵件郵件分發(fā)其它功能（電子郵件編輯功能、遠(yuǎn)程通信功能）d)報(bào)文處理系統(tǒng)的引入在辦公自動(dòng)化中出現(xiàn)了除電話、電報(bào)外的新業(yè)務(wù)：智能用戶電報(bào)、可視圖文、傳真。報(bào)文處理系統(tǒng)的組成：用戶代理、報(bào)文傳送代理、報(bào)文存儲(chǔ)器實(shí)體、提高/報(bào)道實(shí)體。10. 客戶/服務(wù)器方式OS采用客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，適宜于應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，應(yīng)用于分布式處理的計(jì)算環(huán)境中，故客戶/服務(wù)

7、器模式是第三代OS。MachOS和WindowsNTOS是采用該模式，它們的共同特點(diǎn)是OS由下面兩大部分組成：1)核心態(tài)的內(nèi)核內(nèi)核（Mach稱為微內(nèi)核，NT稱為NT執(zhí)行體，）提供所有OS基本都具有的那些操作：如線程調(diào)度、虛擬存儲(chǔ)、消息傳遞，設(shè)備驅(qū)動(dòng)以及內(nèi)核原語操作集和中斷處理等，這些部分采用層次結(jié)構(gòu)并構(gòu)成了基本OS。2) 用戶態(tài)的進(jìn)程層除內(nèi)核部分外，OS其它部分被分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)一組服務(wù)，稱為服務(wù)器進(jìn)程。服務(wù)器進(jìn)程可以是各種應(yīng)用程序接口API，它的任務(wù)是檢查是否有客戶提出要求服務(wù)的請(qǐng)求，在滿足客戶進(jìn)程的請(qǐng)求后將結(jié)果返回?？蛻暨M(jìn)程與服務(wù)器進(jìn)程間的通信是采用發(fā)送消息進(jìn)行的。客

8、戶進(jìn)程發(fā)出消息，內(nèi)核將消息傳給服務(wù)器進(jìn)程。服務(wù)器進(jìn)程執(zhí)行相應(yīng)的操作，其結(jié)果又通過內(nèi)核用發(fā)消息方式返回給客戶進(jìn)程。優(yōu)點(diǎn)可靠性好（每個(gè)分支是獨(dú)立的）易擴(kuò)充性適宜于分布式處理的計(jì)算機(jī)環(huán)境該模式的優(yōu)點(diǎn)在于它將OS分成若干個(gè)小的并且自包含的分支（服務(wù)器進(jìn)程）每個(gè)分支運(yùn)行在獨(dú)立的用戶態(tài)進(jìn)程中。相互間通過一致的方式接口發(fā)送消息，從而把這些進(jìn)程鏈接起來Windows NT操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)1. 概 述 93年推出WINDOWS NT是一個(gè)32位的多任務(wù)操作系統(tǒng)。 NT操作系統(tǒng)控制CPU時(shí)間的分配，而不是控制應(yīng)用程序的分配。 NT支持多CPU，多CPU提供真正的多任務(wù)，使用對(duì)稱的多處理，意味著處理器分享所有任務(wù)，

9、不象非對(duì)稱的多處理那樣讓操作系統(tǒng)使用一個(gè)CPU，而讓應(yīng)用程序用另一個(gè)CPU。 NT也是一個(gè)容錯(cuò)的操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序在自己的虛擬內(nèi)存地址空間（4GB）上運(yùn)行，一個(gè)應(yīng)用程序不會(huì)干擾另一個(gè)應(yīng)用程序的內(nèi)存空間。 1) WINDOWS NT的特點(diǎn) 圖形用戶界面技術(shù)； 支持多操作系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境； 對(duì)稱多處理能力； 內(nèi)裝網(wǎng)絡(luò)功能； 多重文件系統(tǒng)與異步I/O以及采用面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)技術(shù) 它提供了現(xiàn)代操作系統(tǒng)的幾乎所有功能，如：多任務(wù)能力；多處理系統(tǒng)；虛擬資源管理；統(tǒng)一成一體化的I/O系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)通信功能等，具有很多的性能2) 設(shè)計(jì)目標(biāo) 可擴(kuò)充性。（要求操作系統(tǒng)易于擴(kuò)充，隨市場需求的變動(dòng)易于改動(dòng)） 可移植性。（盡

10、可能通過少改動(dòng)而移植到不同的處理機(jī)上） 可靠性。（操作系統(tǒng)應(yīng)是穩(wěn)健的，能對(duì)一切意外處理；主動(dòng)保護(hù)自己及其它用戶免遭破壞） 兼容性。（能執(zhí)行為其它操作系統(tǒng)所編寫的程序能力，如早期版本等） 高的系統(tǒng)性能。（快速處理圖、文、聲、像、仿真軟件等） 3) NT的優(yōu)良特性 先進(jìn)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 性能優(yōu)良的內(nèi)核程序 豐富的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)2. Windows NT的系統(tǒng)模型 客戶/服務(wù)器模型 對(duì)象模型 對(duì)稱處理模型1) 客戶/服務(wù)器模型 提供多種操作系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的支持。（由NT設(shè)計(jì)目標(biāo)兼容性的要求） 改進(jìn)了可靠性： A每個(gè)服務(wù)器是以分配給它的主存分區(qū)的獨(dú)立進(jìn)程方式運(yùn)行。 B每個(gè)服務(wù)器是以獨(dú)立的用戶進(jìn)程方式運(yùn)行 C適宜

11、于分布式計(jì)算模型2) 對(duì)象模型 NT操作系統(tǒng)使用對(duì)象模型有以下優(yōu)點(diǎn)： 操作系統(tǒng)訪問和操縱其資源是一致的。（通過對(duì)象句柄） 所有對(duì)象采用同樣的保護(hù)方法，因此簡化了安全措施。 3) 對(duì)稱多處理模型 所謂多處理模式是指一臺(tái)計(jì)算機(jī)中具有兩個(gè)以上的處理機(jī)，可同時(shí)執(zhí)行（NT線程）。每個(gè)處理機(jī)上同時(shí)可有一進(jìn)程（或線程）在執(zhí)行。對(duì)稱多處理系統(tǒng)允許操作系統(tǒng)在任何一個(gè)處理機(jī)上運(yùn)行，即各處理機(jī)平等。它們既可執(zhí)行操作系統(tǒng)又執(zhí)行用戶進(jìn)程，共同負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)主存，外設(shè)和其它資源，各處理機(jī)共用主存。NT采用對(duì)稱處理模式的優(yōu)點(diǎn) 操作系統(tǒng)可在任一個(gè)空閑的處理機(jī)上運(yùn)行，也可同時(shí)在各處理機(jī)上運(yùn)行。 一個(gè)進(jìn)程的多個(gè)線程可同時(shí)在多個(gè)處理

12、機(jī)上運(yùn)行。 服務(wù)器進(jìn)程可使用多個(gè)線程在不同的處理機(jī)上處理多個(gè)客戶進(jìn)程的服務(wù)請(qǐng)求。3. Windows NT的結(jié)構(gòu)圖1) Windows NT的結(jié)構(gòu) NT分為系統(tǒng)用戶態(tài)部分（NT保護(hù)子系統(tǒng)）和系統(tǒng)核心態(tài)部分（NT執(zhí)行體）。 核心態(tài)處于特權(quán)處理器方式下，用戶態(tài)處于非特權(quán)處理器方式。 核心態(tài)包括了系統(tǒng)服務(wù)和硬件描述層(HAL)， 系統(tǒng)服務(wù)包含了一個(gè)操作系統(tǒng)的所有應(yīng)有服務(wù)，文件系統(tǒng)，進(jìn)程控制，內(nèi)存管理，設(shè)備管理等等。 NT中除了微內(nèi)核外，另外還包含了一些獨(dú)特的部分，如對(duì)象管理器，配置管理器，執(zhí)行體支持，本地過程調(diào)用，安全監(jiān)視器，所有這些都建立在HAL之上。 IO管理器實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的管理，包含了文件系統(tǒng)，

13、中間介質(zhì)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)。2) 保護(hù)子系統(tǒng) 用戶態(tài)模式是由諸客戶進(jìn)程、服務(wù)器進(jìn)程所構(gòu)成的部分，其結(jié)構(gòu)為客戶/服務(wù)器模型。由環(huán)境子系統(tǒng)和集成子系統(tǒng) 組成。 用戶態(tài)模式包括了一些保護(hù)子系統(tǒng)，如OS/2子系統(tǒng)，POSIX子系統(tǒng)，安全子系統(tǒng)，當(dāng)然還有最常用的Win32子系統(tǒng)，NT都稱之為服務(wù)器。它們運(yùn)行于CPU的用戶層Ring3，建立在服務(wù)器上的各類應(yīng)用程序被稱為客戶。3) 環(huán)境子系統(tǒng) 是一個(gè)用戶態(tài)服務(wù)器，為特定的操作系統(tǒng)提供一個(gè)API。（它為客戶進(jìn)程提供的服務(wù)是這樣的，當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序調(diào)用其相應(yīng)的某個(gè)API時(shí)，一個(gè)消息通過執(zhí)行體的本地過程調(diào)用LPC工具，發(fā)送給完成該API的程序服務(wù)器環(huán)境子系統(tǒng)。子系統(tǒng)執(zhí)行A

14、PI例程，并通過LPC將結(jié)果返回應(yīng)用程序進(jìn)程）4) 集成子系統(tǒng) 是完成重要操作系統(tǒng)功能的服務(wù)器，包括安全子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件中的若干部件。用戶態(tài)的每個(gè)環(huán)境子系統(tǒng)都可支持多個(gè)客戶應(yīng)用程序同時(shí)運(yùn)行，當(dāng)用戶試圖進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，首先須進(jìn)行登錄，由安全子系統(tǒng)對(duì)用戶進(jìn)行是否允許其進(jìn)入和權(quán)限的檢查與控制。安全子系統(tǒng)維護(hù)著一個(gè)有關(guān)用戶賬號(hào)信息的DB，任何非法用戶都不許進(jìn)入。5) NT執(zhí)行體NT執(zhí)行體基本上是一個(gè)完整的操作系統(tǒng)，它由一組部件組成： 層次結(jié)構(gòu)的第一層是由系統(tǒng)服務(wù)下面的幾個(gè)部件構(gòu)成，這些部件可通過內(nèi)部界面互相調(diào)用。 NT內(nèi)核是第二層，它類似Mach的微內(nèi)核。 最底一層是硬件抽象層（HAL）。它將NT執(zhí)行體的

15、其余部分與運(yùn)行機(jī)器的硬件特性隔離開來。6)NT執(zhí)行體各組成部件的主要功能 對(duì)象管理程序：生成、管理及刪除執(zhí)行體對(duì)象。 安全調(diào)用監(jiān)視程序：監(jiān)視操作系統(tǒng)資源，執(zhí)行運(yùn)行對(duì)象的保護(hù)和審查，實(shí)施安全方針。 進(jìn)程管理程序：生成和終止進(jìn)程及線程，執(zhí)行暫停和恢復(fù)線程的執(zhí)行、存貯和檢索有關(guān)NT進(jìn)程和線程的信息。 NT執(zhí)行體各組成部件的功能（續(xù)） 本地過程調(diào)用功能（LPC）：在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)中的客戶進(jìn)程和一個(gè)服務(wù)器進(jìn)程之間傳送消息，是遠(yuǎn)程過程調(diào)用的優(yōu)化版本。 虛擬存貯管理（VM）程序：為每個(gè)進(jìn)程提供專有地址空間，對(duì)進(jìn)程地址空間進(jìn)行保護(hù)，負(fù)責(zé)頁面調(diào)度。 內(nèi)核：對(duì)中斷和異常作出響應(yīng)，調(diào)度線程，提供一組基本對(duì)象和接口。

16、NT執(zhí)行體各組成部件的功能（續(xù)） I/O系統(tǒng)包括下列子部件：I/O管理程序、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)定向程序和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、高速緩沖存貯管理程序 硬件抽象層（HAL）：運(yùn)行于CPU的特權(quán)層Ring0(在驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)部，在不同部分還分為不同權(quán)限層)。 以上這些組成部件中的前六個(gè)部件都要實(shí)現(xiàn)兩組函數(shù):1)系統(tǒng)服務(wù)：可以由環(huán)境子系統(tǒng)和其它執(zhí)行體部件調(diào)用； 2)內(nèi)部例程：只可由在執(zhí)行體內(nèi)的組成部件使用。 4. 對(duì)象 是個(gè)抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在NT中用以表示所有資源。對(duì)象是數(shù)據(jù)和有關(guān)操作的封裝體。它包括數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的屬性以及可以施加于數(shù)據(jù)上的操作等三個(gè)成分。NT的對(duì)象類（可理解為資源類），NT執(zhí)行體中定義的對(duì)象

17、類有：進(jìn)程、線程、區(qū)域、文件、事件、事件對(duì)、信息量、時(shí)間器、對(duì)象目錄、簡要表、符號(hào)連接、關(guān)鍵字、端口、存貯令牌、多用戶終端程序。 1) 執(zhí)行體對(duì)象類2) NT執(zhí)行體實(shí)現(xiàn)兩種對(duì)象 執(zhí)行體對(duì)象：由執(zhí)行體的各組成部件實(shí)現(xiàn)的對(duì)象，能被子系統(tǒng)或NT執(zhí)行體創(chuàng)建和修改，其對(duì)象類列于上表中。 內(nèi)核對(duì)象：由內(nèi)核實(shí)現(xiàn)的一個(gè)更基本的對(duì)象集合，稱為控制對(duì)象集合，包括：內(nèi)核過程對(duì)象、異步過程調(diào)用對(duì)象、延遲過程調(diào)用對(duì)象、中斷對(duì)象、電源通知對(duì)象、電源狀態(tài)對(duì)象、調(diào)度程序?qū)ο蟮取?) 進(jìn)程 被定義為表示操作系統(tǒng)所要做的工作，是操作系統(tǒng)用于組織其必須完成的諸項(xiàng)工作的一種手段。它由四個(gè)部分組成： 一個(gè)可執(zhí)行的程序：它定義了初始代碼

18、和數(shù)據(jù) 一個(gè)私用地址空間：即進(jìn)程的虛擬地址空間。 系統(tǒng)資源：由操作系統(tǒng)分給進(jìn)程 至少有一個(gè)執(zhí)行線程與傳統(tǒng)操作系統(tǒng)進(jìn)程概念的不同 進(jìn)程是作為對(duì)象來實(shí)現(xiàn)的。（它也是可共享的資源） NT進(jìn)程要求一個(gè)獨(dú)特的組成成分至少一個(gè)執(zhí)行線程。 NT進(jìn)程的組成中沒有PCB，有關(guān)的信息在進(jìn)程對(duì)象的對(duì)象體中及局限于進(jìn)程對(duì)象表中等處都有進(jìn)程的信息 調(diào)度和執(zhí)行的基本單位是線程而不是進(jìn)程，因此不必劃分進(jìn)程狀態(tài)。與傳統(tǒng)操作系統(tǒng)進(jìn)程概念的不同 一個(gè)NT進(jìn)程可有多個(gè)線程在其地址空間內(nèi)執(zhí)行。 進(jìn)程是由進(jìn)程創(chuàng)建的，當(dāng)應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)，相應(yīng)的環(huán)境子進(jìn)程調(diào)用執(zhí)行體的進(jìn)程管理程序?yàn)橹⒁赃M(jìn)程，并返回一句柄，然后進(jìn)程管理程序又調(diào)用對(duì)象管理程

19、序?yàn)橹⒁粋€(gè)進(jìn)程對(duì)象。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)為每個(gè)環(huán)境子系統(tǒng)建立一個(gè)服務(wù)器進(jìn)程。 進(jìn)程管理程序不維護(hù)進(jìn)程的父/子或其它關(guān)系。 進(jìn)程和線程都具有內(nèi)含的同步機(jī)制。4) 線程 進(jìn)程內(nèi)的一個(gè)執(zhí)行單元；進(jìn)程內(nèi)的一個(gè)可調(diào)度實(shí)體。（若把進(jìn)程理解為操作系統(tǒng)所做的作業(yè)，則線程表示完成該作業(yè)的許多可能的子任務(wù)之一）。它由四個(gè)基本組成部分組成：一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符（ID）；描述處理機(jī)狀態(tài)的狀態(tài)寄存器內(nèi)容（相當(dāng)于老PSW）；兩個(gè)棧，分別用于用戶態(tài)和核心態(tài)下執(zhí)行時(shí)使用；一個(gè)私用存儲(chǔ)器。線程的優(yōu)點(diǎn) 通過線程可方便有效地實(shí)現(xiàn)并行性，進(jìn)程可創(chuàng)建多線程執(zhí)行同一程序的不同部分 創(chuàng)建線程比創(chuàng)建進(jìn)程快，少開銷，它除棧和寄存器內(nèi)容外，共享同

20、一主存 創(chuàng)建多線程、對(duì)客戶同時(shí)提出請(qǐng)求回答十分便利，因服務(wù)器程序只被裝入主存一次，就可使多客戶同時(shí)提出服務(wù)請(qǐng)求分別由一獨(dú)立服務(wù)器線程通過執(zhí)行適當(dāng)?shù)姆?wù)器功能，并行為客戶進(jìn)行處理。5) 對(duì)象、進(jìn)程和線程間的關(guān)系 對(duì)象、進(jìn)程和線程是組織和構(gòu)造NT操作系統(tǒng)的三個(gè)基本成分。它們之間互相交叉，對(duì)象是一抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是構(gòu)成操作系統(tǒng)的三個(gè)基本成分中非活動(dòng)的成分，而進(jìn)程、線程是構(gòu)成操作系統(tǒng)的二個(gè)活動(dòng)成分，它們的關(guān)系如下：對(duì)象、進(jìn)程和線程間的關(guān)系（續(xù)） 線程是進(jìn)程的一個(gè)組成部分。 進(jìn)程的多個(gè)線程都在進(jìn)程的地址空間活動(dòng)。 資源分配的對(duì)象是進(jìn)程，即資源是分給進(jìn)程而非線程。 調(diào)度的基本單位是線程，即CPU是分配給線

21、程的。 線程在執(zhí)行過程中，需要協(xié)作同步，在不同進(jìn)程的線程間的同步用消息通信，它要用到進(jìn)程的資源端口。因此，通信的是線程，用的消息隊(duì)列是進(jìn)程的資源。（可喻為，進(jìn)程相當(dāng)董事長，線程相當(dāng)部門經(jīng)理，或類似作業(yè)與進(jìn)程）6. 內(nèi)核的主要任務(wù) 調(diào)度線程的執(zhí)行 當(dāng)中斷核異常發(fā)生時(shí)，將控制轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的中斷和異常 執(zhí)行低級(jí)的多處理器同步 在電源失效后，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的恢復(fù)過程。 NT內(nèi)核提供了一組精心定義的操作系統(tǒng)原語機(jī)制，通過使用內(nèi)核原語，NT執(zhí)行體可構(gòu)成許多更高級(jí)的功能。 1) 線程的生命期的狀態(tài) 一個(gè)線程的生命期的狀態(tài)是變化的，它在任何一個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)是六種狀態(tài)之一。 就緒狀態(tài)：線程已具備執(zhí)行的條件，等待CPU執(zhí)行

22、，調(diào)度程序從中選入備用 備用狀態(tài)：被調(diào)度程序選用定為某一特定處理機(jī)上只能有一個(gè)處于備用狀態(tài)的線程。 運(yùn)行狀態(tài)：一旦調(diào)度程序?qū)€程執(zhí)行完描述表切換，線程進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。 等待狀態(tài)：以下情況線程進(jìn)入其狀（線程等待同步對(duì)象、因I/O，自己掛起） 轉(zhuǎn)換狀態(tài)：若線程已準(zhǔn)備好執(zhí)行，但由于資源成為不可用（如頁在外存）從而轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)換狀態(tài)，當(dāng)資源成為可用，則進(jìn)入就緒狀態(tài)。 終止?fàn)顟B(tài)：線程完成它的執(zhí)行2）優(yōu)先級(jí) 內(nèi)核的線程調(diào)度程序是采用可搶占 的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，調(diào)度程序按線程的優(yōu)先級(jí)調(diào)度線程的執(zhí)行順序，先調(diào)度高優(yōu)先級(jí)的線程。 NT支持32個(gè)優(yōu)先級(jí)，分兩類：實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí) 從1631 實(shí)時(shí)程序所用的主優(yōu)先級(jí)線程、可變優(yōu)

23、先級(jí) 從115。 當(dāng)系統(tǒng)中無任何事件時(shí)，內(nèi)核提供一總在執(zhí)行的線程，稱為空閑線程，優(yōu)先級(jí)最低。3) 中斷和異常處理 NT中的中斷主要是由硬件引起的，是隨機(jī)發(fā)生的異常事件。而異常是某一特別指令執(zhí)行的結(jié)果，是同步情況，如主存存取錯(cuò)，除零。 當(dāng)中斷和異常發(fā)生被捕捉后，系統(tǒng)將執(zhí)行線程由用戶態(tài)切換到核心態(tài)，將CPU控制權(quán)交給操作系統(tǒng)中有效在主存中固定地址的陷阱處理程序。它首先保存執(zhí)行線程中斷現(xiàn)場，確定所發(fā)生的情況，并轉(zhuǎn)相應(yīng)處理程序。7. 輸入輸出（I/O）系統(tǒng) 建立一個(gè)統(tǒng)一的主層界面I/O設(shè)備虛擬界面，即將所有讀寫數(shù)據(jù)看成直接送往虛擬文件的字節(jié)流。8. NT的內(nèi)裝網(wǎng)絡(luò) 無需其它軟件即可為用戶提供文件共享、

24、打印機(jī)共享、電子郵件和網(wǎng)絡(luò)DDE等功能。9. 對(duì)象管理程序 它的主要功能是創(chuàng)建、管理、刪除用來表示操作系統(tǒng)資源的對(duì)象，操作系統(tǒng)通過對(duì)象管理程序?qū)Y源進(jìn)行統(tǒng)一的管理，使用共同的代碼操縱它們。對(duì)象管理程序的工作 NT的對(duì)象管理程序在接到創(chuàng)建對(duì)象的系統(tǒng)服務(wù)后，要做以下工作： 為對(duì)象分配主存。 給對(duì)象一個(gè)附加安全描述體，以指出允許誰使用對(duì)象以及誰被允許進(jìn)行操作。 創(chuàng)建和維護(hù)對(duì)象目錄表目 創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象句柄并返回調(diào)用者。 NT對(duì)對(duì)象的管理、組織和操作的模型是基于文件系統(tǒng)的模型。10. NT的安全性 登錄進(jìn)程和安全子系統(tǒng) 存取令牌 存取控制表 主存保護(hù) 客戶/服務(wù)器模型11. 虛擬內(nèi)存 NT/2K/XP中，

25、操作系統(tǒng)利用虛擬內(nèi)存管理技術(shù)來維護(hù)地址空間映像，每個(gè)進(jìn)程分配一個(gè)4GB的虛擬地址空間。運(yùn)行在用戶態(tài)的應(yīng)用程序，不能直接訪問物理內(nèi)存地址；而運(yùn)行在核心態(tài)的驅(qū)動(dòng)程序，能將虛擬地址空間映射為物理地址空間，從而訪問物理內(nèi)存地址。1) 進(jìn)程的虛擬地址空間 NT為每個(gè)進(jìn)程提供一個(gè)很大的虛擬空間（4GB）（ 拋棄了早期從808680286使用分段模式造成的64K局限） NT運(yùn)行在32位的386以上微機(jī)。 進(jìn)程4GB的地址被等分為兩部分，高2GB給系統(tǒng)用，低地址2GB用戶用。直接映射區(qū)尋址由硬件直接變換，且常駐內(nèi)存，存取數(shù)據(jù)快，用以有效NT內(nèi)核中頻繁使用，響應(yīng)速度快的那些代碼。2) NT虛擬分頁地址變換機(jī)構(gòu)

26、它不同于傳統(tǒng)頁地址變換。采用一種稱為兩極頁表結(jié)構(gòu)技術(shù)，第一級(jí)為頁目錄，第二級(jí)為頁表，每個(gè)進(jìn)程一個(gè)頁目錄。 頁目錄：包含1024個(gè)表目。每個(gè)表目指出二級(jí)頁表所在頁表地址。 頁表：包含1024個(gè)表目。每個(gè)頁面大小為4KB。 在系統(tǒng)中有控制寄存器指出進(jìn)程的頁目錄地址。頁目錄地址頁目錄地址目錄位移目錄位移頁表位移頁表位移頁位移頁位移虛擬地址虛擬地址頁表地址頁表地址.頁目錄（每進(jìn)程一個(gè)）頁目錄（每進(jìn)程一個(gè)）塊號(hào)塊號(hào).頁表頁表代碼或數(shù)據(jù)代碼或數(shù)據(jù).內(nèi)存塊內(nèi)存塊二級(jí)頁表結(jié)構(gòu)及地址映射二級(jí)頁表結(jié)構(gòu)及地址映射+3) 地址變換過程 當(dāng)給出虛擬地址后，按圖示被自動(dòng)分為三部分，頁目錄（10位）、頁表位移（10位）、頁內(nèi)位移12位 將寄存器的頁表地址與目錄位移（左移兩位，因表目錄為4字節(jié)）拼接成頁目錄中表目所在地址，該表目中有頁表地址。 頁表地址與頁內(nèi)位移（左移兩位）拼接找到頁架號(hào)。 將頁架號(hào)與頁內(nèi)位移拼成絕對(duì)地址，從而訪問主存。4) NT要采用二級(jí)頁表結(jié)構(gòu)的原因 由于每個(gè)進(jìn)程的虛擬地址空間太大，232個(gè)可能虛地址，每頁大小位4K（212），每個(gè)進(jìn)程的地址空間可有1048576頁（220），每個(gè)進(jìn)程的頁表有2204字節(jié)。若將全部頁表都放入主存，則占主存大的開銷，位避免主存都消耗在頁表上，根據(jù)需要把頁表