阅读《现代操作系统原理与实现》一书的笔记。
陈海波老师的这本书写的很好，在学习xv6后想阅读一下这本书看看所谓的现代操作系统（Real World）相较于xv6这种教学操作系统的异同。
只是笔记和摘抄，不是系统全面的介绍相关知识（因为已经了解或者掌握很多了
Introduction
每个进程都对应一个运行中的程序。应用程序在运行时仿佛拥有了整个CPU，进程的管理、CPU资源的分配等任务则交给操作系统。
为了使多个进程能同时执行，操作系统进一步提出了上下文切换（context switch），通过保存和恢复进程在运行过程中的状态（上下文），使进程可以暂停、切换和恢复，从而实现CPU资源的共享。
针对进程间数据不易共享、通信开销高等问题，操作系统在进程内部引入了更加轻量级的执行单元，也就是线程。
由于上下文切换需要进入内核，开销较大，后续又引入了纤程（fiber）这一抽象，允许上下文之间在用户态切换。
Progress
进程的状态（xv6中的状态是UNUSED, SLEEPING, RUNNABLE, RUNNING, ZOMBIE）
进程的内存空间布局（只介绍内核部分
- 进程地址空间最顶端的是内核内存，每个进程的虚拟地址空间都映射了相同的内核内存。进程在用户态运行时，内核内存对其不可见；只有当进程进入内核态时，才能访问内核内存。与用户态相似，内核部分也有内核需要的代码和数据段，当进程由于中断或系统调用进入内核后，会使用内核的栈。
子进程和父进程虽然具有几乎一模一样的状态，但fork一旦结束，它们就是两个独立的进程，在操作系统调度器的视角是两个完全独立的个体。因此，父进程和子进程的执行顺序是不确定的，完全取决于调度器的决策。
Windows的进程创建：不同于Linux，Windows采用的进程创建接口为CreateProgress系列，与fork相比，CreateProgress的设计更加直观：它会从头创建进程，载入指定的二进制文件，并根据其他参数设定的配置直接开始执行指定的二进制代码。CreateProgress需要对进程的运行参数进行大量配置，在提供灵活性的同时也使接口变得异常复杂。
COW（copy on write）：（只是简单介绍）早期的fork实现简单粗暴，直接将父进程的物理内存完全拷贝一份，并映射到子进程的内存空间中。这种方式很多情况是不必要的，极其浪费。
- 共享代码库、代码段等虚拟内存是只读的，对它们进行拷贝是一种浪费。
- 进程有时在调用fork后会立即调用exec以载入新的可执行文件，重置地址空间，之前的内存拷贝就完全失去了意义。
对于只读虚拟页来说，父子进程能直接共享这些页，减小了拷贝的开销。对于堆、栈这种容易发生变化的页，如果出现了写操作，就会触发写时拷贝。COW的出现提升了fork的性能，又能降低进程占用的系统资源。
进程树：Linux中所有的进程都是fork创建的，所有的进程都是init进程（OS编写人员手动写的）直接或间接创建出来的。
进程组和会话：主要用于shell环境的进程管理。
插一个不相关的笔记，临时想到的问题（
Terminal和Shell是两个不同的概念。
Terminal（终端）是一种计算机用户界面，它提供了一个命令行界面，用户可以通过键盘输入命令，并查看命令输出。在Linux和Unix系统中，Terminal通常是一个模拟终端窗口，用户可以通过该窗口连接到计算机的命令行界面。
Shell是计算机操作系统中的一个命令解释器，它提供了一种与操作系统交互的方式。用户可以通过Shell输入命令，并由Shell将命令传递给操作系统内核执行。在Linux和Unix系统中，常见的Shell包括Bash、Zsh、Ksh等。
在使用Terminal时，用户可以选择使用不同的Shell来解释命令。用户可以通过设置默认Shell或在Terminal中切换Shell来选择使用不同的Shell。同时，Terminal也提供了一些常用的命令行工具，如ls、cd、mkdir等，用户可以通过这些工具来管理文件系统、安装软件等。
讨论：fork过时了吗
fork的优点：
- 简洁。fork和exec的组合将进程创建过程进一步解耦，程序可以在两者之间对子进程进行各种设定。
- fork强调了进程之间的联系（原有进程的拷贝），这种联系为进程的管理提供了很多便利。
fork的局限性：
- 尽管fork的接口保持着简洁的风格，但随着操作系统支持的功能越来越多，fork的实现也越来越复杂。另外由于fork的实现与进程、内存管理等模块的耦合度太高，因此不利于内核的代码维护。
- fork的性能太差。大内存应用越来越普遍，尽管COW已经大大减小了内存拷贝，但对于这类应用来说，建立内存映射都需要耗费大量时间，fork的效率已经满足不了需要了。
- fork存在潜在安全漏洞（父进程和子进程之间的联系，BROP攻击）。
- 扩展性差
- 与异质硬件不兼容
- 线程不安全
针对fork的多种替代方案：
- posix_spawn：类似fork和exec的组合，性能明显优于fork+exec
- vfork：子进程和父进程共享同一地址空间
- rfork/clone：fork的“精密控制”版
Threads
为什么需要线程
多线程的地址布局空间
线程可分为用户态线程和内核态线程。用户态线程更加轻量，创建开销更小，功能也较为受限，与内核态相关的调用（如系统调用）需要内核态线程协助才能完成。内核态线程由内核创建，受操作系统调度器直接管理。多线程模型中一对一模型是当今主流的。
线程本地存储（TLS）：可以实现“一个名字，多份拷贝（与线程数量相同）”的全局变量。
线程的基本接口省略，进程/线程的调度和切换也省略，和xv6差不多，思想一致都是中断->用户态->内核态->内核态->用户态
Fiber
Fiber可以叫纤程，也可以叫协程。操作系统的支持叫做纤程，程序语言提供的支持叫协程，叫法不同罢了。
Fiber是一种轻量级的用户级线程，也被称为协程。与操作系统级线程不同，Fiber是由应用程序自己管理的，因此可以更高效地切换上下文，避免了操作系统级线程的上下文切换开销。Fiber通常用于实现高并发、高吞吐量的网络应用程序，如Web服务器、消息队列等。
相较于抢占式多任务处理，纤程的调度方式为合作式多任务处理。
