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第1章 系统设计需求1

1.1 内在的并发系统2

1.2 支持潜在的并发应用11

1.3 软件系统的体系结构14

1.4 定义并发系统20

1.5 系统实现需求21

1.6 系统设计中的安全，保护与容错22

习题22

第一部分 系统设计：技术与原理25

第2章 系统结构与动态执行26

2.1 系统结构：概念视图27

2.2 系统结构：实现视图29

2.3 进程概念36

2.4 操作系统功能39

2.5 操作系统调用和保护40

2.6 操作系统结构41

2.7 操作系统内的对象结构及操作系统支持下的对象结构44

2.8 分布式对象系统，平台和中间件46

2.9 安全与保护47

2.10 小结48

思考题48

习题49

第3章 硬件接口，I/O和通信50

3.1 概述50

3.2 与设备的接口51

3.3 异常处理59

3.4 多处理器62

3.5 用户级的输入和输出64

3.6 通信管理65

3.7 通信网络，接口和驱动66

3.8 通信协议69

3.9 操作系统之中和操作系统之上对通信的处理72

3.10 小结73

习题74

第4章 进程支持75

4.1 系统中进程的使用75

4.2 进程和处理器76

4.3 进程状态78

4.4 与硬件同步：事件与WAIT操作79

4.5 进程数据结构81

4.6 调度：通用方案82

4.7 共享内存多处理器系统的调度84

4.8 满足实时需求的进程调度85

4.9 进程抽象和实现88

4.10 操作系统结构和进程的实现89

4.11 多线程进程的实现90

4.12 语言系统，运行时系统和操作系统中的进程91

4.13 语言系统和操作系统中的进程状态92

4.14 使用系统调用的顺序程序94

4.15 编程语言并行性的发展95

4.16 编程语言中的进程创建102

4.17 线程体系结构105

4.18 Java的线程和异常107

4.19 小结109

思考题110

习题111

第5章 存储管理113

5.1 存储管理简介113

5.2 存储层次结构114

5.3 进程的地址空间115

5.4 段式虚拟存储118

5.5 页式虚拟存储121

5.6 分段和分页结合123

5.7 操作系统数据结构125

5.8 内存管理单元的示例128

5.9 系统设计中的内存管理130

5.10 小结131

习题131

第6章 文件管理133

6.1 文件管理133

6.2 文件系统功能综述133

6.3 文件和目录结构135

6.4 文件系统接口137

6.5 文件系统的实现139

6.6 现代文件系统设计144

6.7 基于网络的文件服务147

6.8 虚拟内存和存储的集成152

6.9 小结154

习题155

第7章 分布式系统基础156

7.1 简介156

7.2 一般分布式系统的演化157

7.3 个人计算158

7.4 模型和软件架构158

7.5 分布式系统的独有特点158

7.6 分布式系统中的时间159

7.7 命名162

7.9 小结166

7.8 移动用户，计算机和对象166

习题167

第8章 安全168

8.1 场景和安全需求168

8.2 威胁及风险分析169

8.3 加密方法170

8.4 算法173

8.5 协议175

8.6 实例180

8.7 小结183

习题184

第二部分 主存中的并发控制185

第9章 系统结构187

9.1 共享地址空间中的进程187

9.2 独立地址空间中的进程189

9.3 共享操作系统190

9.4 对两种模型中进程设置方式的小结191

9.5 进程间交互的要求193

9.6 进程交互的种类194

9.7 进程交互195

9.8 单一并发动作的定义198

习题199

思考题199

第10章 底层同步：实现201

10.1 进程同步和事件通知与等待之间的比较202

10.2 互斥202

10.3 互斥的硬件支持204

10.4 信号量207

10.5 使用信号量的风格208

10.6 信号量操作的实现211

10.7 小结215

思考题215

习题216

第11章 底层同步：算法218

11.1 简介218

11.2 系统设计中信号量的例子：THE系统218

11.3 生产者-消费者，有界缓冲区问题220

11.4 安全性和活跃性属性224

11.5 多读者，单写者问题225

11.6 信号量的局限性229

11.7 eventcount（事件计数）与sequencer（序列器）229

11.8 POSIX线程233

11.9 小结236

实例研究及练习：磁盘高速缓存的管理237

思考题241

习题242

第12章 用共享内存实现IPC244

12.1 编程语言中的临界区244

12.2 管程246

12.3 在操作粒度上的同步259

12.4 小结263

思考题264

习题264

13.1 进程间通信的风格267

第13章 IPC和系统结构267

13.2 系统结构和用共享内存实现的IPC268

13.3 系统结构和非共享内存的IPC269

13.4 适合共享内存通信的系统270

13.5 不适合共享内存通信的系统270

13.6 经典UNIX中的例子270

13.7 进程间通信概述271

13.8 系统结构的对偶性273

13.9 命名274

思考题275

习题275

13.10 小结275

第14章 非共享内存的IPC276

14.1 简介276

14.2 共享文件277

14.3 UNIX管道277

14.4 异步消息传递279

14.5 基本消息传递机制的几种变体281

14.6 异步消息传递的实现285

14.7 同步消息传递287

14.8 编程语言中的消息传递288

14.10 小结291

14.9 服务器和客户端的多线程模型291

思考题292

习题292

第15章 灾难恢复和永久数据存储293

15.1 故障简述293

15.2 灾难模型294

15.3 灾难恢复和透明性294

15.4 幂等（可重复）操作294

15.5 永久对象的原子操作295

15.6 原子操作的实现295

15.7 非易失内存297

15.8 永久存储的操作298

15.9 操作系统中DBMS的需求299

15.10 小结299

思考题300

习题300

第16章 分布式IPC301

16.1 简介301

16.2 分布式系统的特征302

16.3 分布式IPC：消息传递302

16.4 IPC和通信的集成304

16.5 Java的套接字和流307

16.6 分布式程序设计范型310

16.7 远程过程调用312

16.8 RPC语言集成316

16.9 Java的RMI：一般对象模型中的RPC320

16.10 对同步调用的评述325

16.11 命名，定位和绑定326

16.12 小结329

思考题330

习题330

第三部分 事务333

17.1 组合操作334

第17章 组合操作334

17.2 主存中的组合操作335

17.3 涉及主存和持久性存储的组合操作335

17.4 组合操作的并发执行336

17.5 潜在的问题337

17.6 系统崩溃339

17.7 小结340

思考题340

习题341

18.2 死锁342

18.1 动态分配需求342

第18章 资源分配和死锁342

18.3 活锁和饥饿344

18.4 死锁存在的必要条件344

18.5 哲学家就餐问题345

18.6 对象分配图346

18.7 死锁检测的数据结构及算法347

18.8 死锁避免349

18.9 关于多进程释放对象351

18.10 分布式死锁351

18.11 小结352

思考题353

习题354

第19章 事务处理355

19.1 简介355

19.2 事务的规约与编程356

19.3 串行化和一致性的定义358

19.4 事务的ACID属性359

19.5 给出事务的特定次序359

19.6 事务处理的一个系统模型360

19.7 事务的依赖图363

19.8 历史记录及串行图365

19.9 处理中止操作：更多关于隔离性367

19.10 小结369

思考题370

习题370

第20章 并发控制372

20.1 简介372

20.2 主存中的并发组合操作372

20.3 事务管理系统的结构375

20.4 通过锁机制控制并发375

20.5 时间戳顺序（TSO）378

20.6 乐观并发控制（OCC）380

20.7 小结386

习题387

思考题387

21.1 系统恢复需求389

第21章 系统恢复389

21.2 对象模型，对象状态与恢复390

21.3 并发，系统崩溃和事务特性390

21.4 为系统崩溃恢复提供日志和影子对象391

21.5 恢复日志的使用391

21.6 撤销和重做操作393

21.7 系统失效时的事务状态394

21.8 事务恢复的算法394

21.10 小结396

21.9 移动对象的位置数据库396

习题397

第22章 分布式事务398

22.1 分布式系统的一个对象模型398

22.2 分布式事务处理399

22.3 通信400

22.4 并发控制：两阶段锁400

22.5 并发控制：时间戳顺序400

22.6 乐观并发控制401

22.7 分布式系统的提交和终止402

22.8 原子性提交：两阶段提交协议403

22.9 对OCC的两阶段确认404

22.10 小结406

思考题407

习题407

第23章 分布式计算408

23.1 简介408

23.2 进程组408

23.3 数据副本的一致性411

23.4 消息传递的排序412

23.5 分布式的n进程互斥414

23.6 小结417

习题418

第四部分 实例研究420

第24章 经典UNIX420

24.1 简介420

24.2 UNIX的发展历史421

24.3 系统结构和UNIX内核421

24.4 文件系统接口424

24.5 文件系统的实现426

24.6 进程创建，终止和调度430

24.7 IPC：管道和信号437

24.8 小结441

习题441

第25章 Linux，Solaris和现代UNIX443

25.1 简介443

25.2 内核结构443

25.3 SVr4 IPC447

25.4 套接字和集成了IPC的文件子系统450

25.5 内存管理455

25.6 多处理器调度457

习题459

25.7 小结459

第26章 可扩展系统461

26.1 可扩展性机制461

26.2 编译时配置462

26.3 微内核操作系统463

26.4 可下载代码467

26.5 exokernel和垂直结构468

26.6 嵌套虚拟机472

26.7 可扩展虚拟机474

26.8 小结477

习题478

27.1 Windows 2000简介479

第27章 Windows 2000479

27.2 系统结构480

27.3 对象模型和对象管理482

27.4 内核488

27.5 进程，线程，纤程和并发控制490

27.6 I/O子系统493

27.7 NT文件系统（NTFS）496

27.8 网络498

27.9 小结500

习题501

第28章 万维网502

28.1 Web客户端与Web服务器的简单交互502

28.2 Web页面的命名504

28.3 使用HTTP通信505

28.4 文档表示505

28.5 在客户端和服务器上执行程序507

28.6 安全508

28.7 并发控制509

28.8 可伸缩性问题509

28.9 基于Web的中间件：XML和SOAP510

习题511

28.10 小结511

第29章 中间件512

29.1 中间件范型512

29.2 Java中间件514

29.3 OMG和OMA519

29.4 CORBA522

29.5 ODMG526

29.6 COM，DCOM和.NET526

29.7 面向消息的中间件（MOM）528

29.8 小结531

习题532

30.1 事务处理监视器533

第30章 事务处理监视器和系统533

30.2 电子货币转账（EFT）应用程序简介537

30.3 国际银行支付：SWIFT539

30.4 使用PIN码验证身份539

30.5 国际自动柜员机（ATM）网络服务541

30.6 TP系统中的负载和通信543

30.7 小结和趋势544

习题545

附录A 计算机系统的演变546

参考文献561

术语表572