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第1章 系统1

1.0概述1

1.1系统和复杂性2

1.1.1不同领域中系统的共同问题2

1.1.2系统、组件、接口和环境5

1.1.3复杂性6

1.2复杂性的来源7

1.2.1相互影响的需求8

1.2.2保证高利用率10

1.3处理复杂性Ⅰ11

1.3.1模块化11

1.3.2抽象化13

1.3.3层次化15

1.3.4分级化15

1.3.5组合起来：用名字关联16

1.4求同存异：计算机系统与其他系统的比较16

1.4.1计算机系统组合没有限制17

1.4.2 d（技术）/dt是前所未有的18

1.5处理复杂性Ⅱ21

1.5.1为什么模块化、抽象化、层次化和分级化还不够21

1.5.2迭代法21

1.5.3保持简单23

1.6本书其他内容24

习题25

第2章 计算机系统的组成部分26

2.0概述26

2.1 3种基本抽象26

2.1.1存储器27

2.1.2解释器32

2.1.3通信链路36

2.2计算机系统中的命名37

2.2.1命名模型38

2.2.2默认上下文引用和显式上下文引用41

2.2.3路径名、命名网络和递归名字解析44

2.2.4多重查找：在分层的上下文中搜索46

2.2.5名字比较47

2.2.6名字发现48

2.3用名字和层次结构组织计算机系统49

2.3.1硬件层：总线51

2.3.2软件层：文件抽象55

2.4总结经验，面向未来58

2.5案例分析：UNIX文件系统中的层次和命名58

2.5.1 UNIX文件系统应用程序编程接口59

2.5.2块层60

2.5.3文件层61

2.5.4 inode编号层62

2.5.5文件名层62

2.5.6路径名层64

2.5.7连接65

2.5.8重命名66

2.5.9绝对路径层67

2.5.10符号连接层68

2.5.11实现文件系统API70

2.5.12 Shell，隐式上下文，搜索路径，名字发现73

2.5.13进一步阅读推荐74

习题75

第3章 命名方案的设计77

3.0概述77

3.1命名方案设计中的考虑因素77

3.1.1模块化共享77

3.1.2元数据与名字重载80

3.1.3地址：定位对象的名字82

3.1.4生成唯一的名字83

3.1.5预期用户与用户友好的名字86

3.1.6名字、值和绑定的相对寿命87

3.1.7回顾和展望：名字是基本的系统组件89

3.2案例研究：统一资源定位器（URL）90

3.2.1网页浏览作为参考经历；名字发现90

3.2.2 URL的解释90

3.2.3 URL大小写敏感性91

3.2.4部分URL的错误上下文引用92

3.2.5 URL中的名字重载94

3.3战争故事：名字使用中的病症95

3.3.1名字冲突赶走了笑容95

3.3.2来自重载的脆弱名字，以及市场对策95

3.3.3来自重载的更加脆弱的名字，伴随市场崩溃96

3.3.4用户友好的名字中的大小写敏感性97

3.3.5电话号码的用尽98

习题100

第4章 使用客户及服务增强模块化102

4.0概述102

4.1客户／服务组织方式103

4.1.1从软模块化到强制模块化103

4.1.2客户／服务的组织方式108

4.1.3多客户端和多服务器114

4.1.4可信中间方114

4.1.5一个简单的例子服务116

4.2客户端和服务端之间的通信117

4.2.1远程过程调用 （RPC）117

4.2.2 RPC不等于过程调用119

4.2.3通过中间方的通信121

4.3总结及前景122

4.4案例研究：因特网域名系统（DNS）123

4.4.1 DNS中的名字解析124

4.4.2层次化的名字管理128

4.4.3 DNS的其他特点128

4.4.4 DNS中的名字发现129

4.4.5 DN S响应的可信性130

4.5案例研究：网络文件系统（NFS）131

4.5.1命名远程的文件和目录131

4.5.2 NFS的远程过程调用133

4.5.3扩展UNIX文件系统来支持NFS136

4.5.4一致性137

4.5.5 NFS版本3及后续版本139

习题139

第5章 使用虚拟化技术强制模块化142

5.0概述142

5.1在一个计算机内部使用虚拟化技术进行客户端服务器组织142

5.1.1虚拟化计算机的抽象概念144

5.1.2仿真与虚拟机148

5.1.3路线图：逐步虚拟化148

5.2使用SEND、RECEIVE以及有界缓存区的虚拟连接149

5.2.1有界限缓存区的SEND与RECEIVE的接口150

5.2.2使用有界缓存区进行顺序合作150

5.2.3竞争状态153

5.2.4锁与前后原子性156

5.2.5死锁158

5.2.6实现ACQUIRE以及RELEASE160

5.2.7使用单一写原理实现前后原子性动作162

5.2.8使用异步连接在同步岛之间进行合作165

5.3在内存上强制模块化166

5.3.1使用域强制模块化166

5.3.2使用多个域控制共享167

5.3.3使用内核态与用户态更多强制模块化169

5.3.4门与模式转换170

5.3.5为有界缓存区强制模块化171

5.3.6内核172

5.4虚拟化内存175

5.4.1虚拟化地址176

5.4.2使用页映射翻译地址177

5.4.3虚拟地址空间179

5.4.4硬件与软件对比以及旁路转换缓存183

5.4.5段（高级主题）184

5.5使用线程虚拟化处理器185

5.5.1多个线程之间共享一个处理器186

5.5.2实现YIELD189

5.5.3建立和终结线程193

5.5.4使用线程强制模块化：抢先式调度197

5.5.5使用线程和地址空间强制模块化198

5.5.6线程分层199

5.6顺序合作的线程原语200

5.6.1通知丢失问题200

5.6.2使用事件计数器以及顺序器避免通知丢失问题203

5.6.3实现AWAIT、 ADVANCE、TICKET、 READ （高级主题）207

5.6.4轮询、中断与顺序合作209

5.7案例分析：在Intel x86 上强制模块化的演进211

5.7.1早期设计：没有对强制模块化的支持211

5.7.2使用段强制模块化212

5.7.3基于页的虚拟地址空间213

5.7.4概述：进一步的演进213

5.8应用：使用虚拟机强制模块化215

5.8.1虚拟机的使用215

5.8.2实现虚拟机216

5.8.3虚拟化的例子217

习题218

第6章 性能221

6.0概述221

6.1面向性能的设计221

6.1.1性能量度222

6.1.2一种系统化的面向性能的设计方法224

6.1.3利用工作负载的特性减少延迟225

6.1.4利用并发性减少延迟227

6.1.5提高吞吐率：并发性228

6.1.6排队与过载229

6.1.7消除瓶颈231

6.1.8示例：I/O瓶颈233

6.2多层存储237

6.2.1内存特征238

6.2.2利用虚存管理多层存储239

6.2.3给虚存系统增加多层存储管理的功能241

6.2.4分析多层存储系统244

6.2.5存储访问的局部性与工作集245

6.2.6多层存储管理策略247

6.2.7不同策略的比较分析251

6.2.8其他页替换算法254

6.2.9多层存储管理的其他方面256

6.3调度256

6.3.1资源调度257

6.3.2调度的量度258

6.3.3调度策略260

6.3.4实例研究：调度磁盘摇臂267

习题269

关于第二部分273

附录A：二元分类的权衡275

进一步阅读推荐278

问题集315

术语表357