看知乎上很多人推荐《Operating System:Three Easy Pieces》这本书，听说写的比较易懂且主线脉络鲜明，所以我来了。打算先看完这本书再去学mit 6.848 或者 清华的ucore 的操作系统。
这本书分为三个piece，虚拟化（virtualization）、并发（concurrency）和持久性（persistence）
下面进入这本书的第一部分——虚拟化。
这一部分，我们关注的问题是：
操作系统通过哪些机制和策略来实现虚拟化？
操作系统如何有效地实现虚拟化？
需要哪些硬件支持？
Chapter2-操作系统介绍
#ifndef __common_h__
#define __common_h__
#include <sys/time.h>
#include <sys/stat.h>
#include <assert.h>
double GetTime() {
struct timeval t;
int rc = gettimeofday(&t, NULL);
assert(rc == 0);
return (double) t.tv_sec + (double) t.tv_usec/1e6;
}
void Spin(int howlong) {
double t = GetTime();
while ((GetTime() - t) < (double) howlong)
; // do nothing in loop
}
#endif // __common_h__
cpu.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "common.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc != 2) {
fprintf(stderr, "usage: cpu <string>\n");
exit(1);
}
char *str = argv[1];
while (1) {
printf("%s\n", str);
Spin(1);
}
return 0;
}
运行不太有趣：系统开始运行程序时，该程序会重复检查时间，直到一秒钟过去。一秒钟过去后，代码打印用户传入的字符串（在本例中为字母“A”）并继续。注意：该程序将永远运行，只有按下“Control-c”（这在基于UNIX的系统上将终止在前台运行的程序），才能停止运行该程序。
尽管我们只有一个处理器，但这4个程序似乎在同时运行！这种魔法是如何发生的？事实证明，在硬件的一些帮助下，操作系统负责提供这种假象（illusion），即系统拥有非常多的虚拟CPU的假象。将单个CPU（或其中一小部分）转换为看似无限数量的CPU，从而让许多程序看似同时运行，这就是所谓的虚拟化CPU（virtualizing the CPU），这是本书第一大部分的关注点。当然，要运行程序并停止它们，或告诉操作系统运行哪些程序，需要有一些接口（API），你可以利用它们将需求传达给操作系统。我们将在本书中讨论这些API。事实上，它们是大多数用户与操作系统交互的主要方式。你可能还会注意到，一次运行多个程序的能力会引发各种新问题。例如，如果两个程序想要在特定时间运行，应该运行哪个？这个问题由操作系统的策略（policy）来回答。在操作系统的许多不同的地方采用了一些策略，来回答这类问题，所以我们将在学习操作系统实现的基本机制（mechanism）（例如一次运行多个程序的能力）时研究这些策略。因此，操作系统承担了资源管理器（resource manager）的角色。
Chapter4-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。
操作系统通过虚拟化（virtualizing）CPU来提供这种假象(illusion)。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(performence)，因为如果CPU必须共享，每个进程的运行就会慢一点。
我们将底层的硬件机制称为mechanism.在这些机制之上，操作系统存在很多策略(policy),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（schedulingpolicy）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。
为了理解构成进程的是什么，我们必须理解它的机器状态（machinestate），分为内存和寄存器，他们决定了这个进程的状态.(也就是状态机了)
4.2-进程API
这里先介绍一下设计API时，肯定会设计的接口，所有现代操作系统都以某种形式提供这些API：
4.3-进程创建 : more detail
我们应该揭开一个谜，就是程序如何转化为进程。具体来说，操作系统如何启动并运行一个程序？进程创建实际如何进行？
操作系统运行程序必须做的第一件事是将代码和所有静态数据（例如初始化变量）加载（load）到内存中，加载到进程的地址空间中。程序最初以某种可执行格式驻留在磁盘上（disk，或者在某些现代系统中，在基于闪存的SSD上）。因此，将程序和静态数据加载到内存中的过程，需要操作系统从磁盘读取这些字节，并将它们放在内存中的某处.
在早期的（或简单的）操作系统中，加载过程尽早（eagerly）完成，即在运行程序之前全部完成。现代操作系统惰性（lazily）执行该过程，即仅在程序执行期间需要加载的代码或数据片段，才会加载。要真正理解代码和数据的惰性加载是如何工作的，必须更多地了解分页和交换的机制，这是我们将来讨论内存虚拟化时要涉及的主题。现在，只要记住在运行任何程序之前，操作系统显然必须做一些工作，才能将重要的程序字节从磁盘读入内存。
将代码和静态数据加载到内存后，操作系统在运行此进程之前还需要执行其他一些操作。必须为程序的运行时栈（run-time stack或stack）分配一些内存。你可能已经知道，C程序使用栈存放局部变量、函数参数和返回地址。操作系统分配这些内存，并提供给进程。操作系统也可能会用参数初始化栈。具体来说，它会将参数填入main()函数，即argc和argv数组。
操作系统也可能为程序的堆（heap）分配一些内存。在C程序中，堆用于显式请求的动态分配数据。程序通过调用malloc()来请求这样的空间，并通过调用free()来明确地释放它。数据结构（如链表、散列表、树和其他有趣的数据结构）需要堆。起初堆会很小。随着程序运行，通过malloc()库API请求更多内存，操作系统可能会参与分配更多内存给进程，以满足这些调用。
操作系统还将执行一些其他初始化任务，特别是与输入/输出（I/O）相关的任务。例如，在UNIX系统中，默认情况下每个进程都有3个打开的文件描述符（file descriptor），用于标准输入、输出和错误。这些描述符让程序轻松读取来自终端的输入以及打印输出到屏幕。在本书的第3部分关于持久性（persistence）的知识中，我们将详细了解I/O、文件描述符等。
通过将代码和静态数据加载到内存中，通过创建和初始化栈以及执行与I/O设置相关的其他工作，OS现在（终于）为程序执行搭好了舞台。然后它有最后一项任务：启动程序，在入口处运行，即main()。通过跳转到main()例程（第5章讨论的专门机制），OS将CPU的控制权转移到新创建的进程中，从而程序开始执行。
