Mit6.s081---Lec01学习笔记
一、操作系统具有的一些共同目标
1、抽象硬件，实现高层次的接口和抽象，例如进程，文件系统，既方便了应用的开发，也提供了更好的移植性
2、在多个应用程序之间共用硬件资源，通常成为multiplex
3、isolation,即不同应用程序之间不会互相干扰
4、程序之间的数据共享，sharing
5、Security 或者 Access Control System
6、high performance
7、支持大量的用户场景 range of users
二、操作系统结构
分层的思想
有Userspace和Kernel
system call与function的区别：system call会跳到系统内核中
学生提问：系统调用跳到内核与标准的函数调用跳到另一个函数相比，区别是什么？
Robert教授：Kernel的代码总是有特殊的权限。当机器启动Kernel时，Kernel会有特殊的权限能直接访问各种各样的硬件，例如磁盘。而普通的用户程序是没有办法直接访问这些硬件的。所以，当你执行一个普通的函数调用时，你所调用的函数并没有对于硬件的特殊权限。然而，如果你触发系统调用到内核中，内核中的具体实现会具有这些特殊的权限，这样就能修改敏感的和被保护的硬件资源，比如访问硬件磁盘。我们之后会介绍更多有关的细节。
三、系统调用
read：接收3个参数，第一个是文件描述符，第二个是指向某段内存的指针，第三个是读取的最大长度，返回值是可能读到的最长长度
文件描述符本质上对应了内核中的一个表单数据。内核维护了每个运行进程的状态，内核会为每一个运行进程保存一个表单，表单的key是文件描述符。这个表单让内核知道，每个文件描述符对应的实际内容是什么。这里比较关键的点是，每个进程都有自己独立的文件描述符空间，所以如果运行了两个不同的程序，对应两个不同的进程，如果它们都打开一个文件，它们或许可以得到相同数字的文件描述符，但是因为内核为每个进程都维护了一个独立的文件描述符空间，这里相同数字的文件描述符可能会对应到不同的文件。
fork: fork会拷贝当前进程的内存，并创建一个新的进程，这里的内存包含了进程的指令和数据。之后，我们就有了两个拥有完全一样内存的进程。fork系统调用在两个进程中都会返回，在原始的进程中，fork系统调用会返回大于0的整数，这个是新创建进程的ID。而在新创建的进程中，fork系统调用会返回0。所以即使两个进程的内存是完全一样的，我们还是可以通过fork的返回值区分旧进程和新进程。特点（读时共享写时复制）
学生提问：fork产生的子进程是不是总是与父进程是一样的？它们有可能不一样吗？
Robert教授：在XV6中，除了fork的返回值，两个进程是一样的。两个进程的指令是一样的，数据是一样的，栈是一样的，同时，两个进程又有各自独立的地址空间，它们都认为自己的内存从0开始增长，但这里是不同的内存。 在一个更加复杂的操作系统，有一些细节我们现在并不关心，这些细节偶尔会导致父子进程不一致，但是在XV6中，父子进程除了fork的返回值，其他都是一样的。除了内存是一样的以外，文件描述符的表单也从父进程拷贝到子进程。所以如果父进程打开了一个文件，子进程可以看到同一个文件描述符，尽管子进程看到的是一个文件描述符的表单的拷贝。除了拷贝内存以外，fork还会拷贝文件描述符表单这一点还挺重要的，我们接下来会看到。
exec: 这个系统调用会从指定的文件中读取并加载指令，并替代当前调用进程的指令，从某种程度上来说，这样相当于丢弃了调用进程的内存，并开始执行新加载的指令。
有关exec系统调用，有一些重要的事情，
exec系统调用会保留当前的文件描述符表单。所以任何在exec系统调用之前的文件描述符，例如0，1，2等。它们在新的程序中表示相同的东西。
通常来说exec系统调用不会返回，因为exec会完全替换当前进程的内存，相当于当前进程不复存在了，所以exec系统调用已经没有地方能返回了。
wait：wait会等待之前创建的子进程退出，wait的参数status，是一种让退出的子进程以一个整数（32bit的数据）的格式与等待的父进程通信方式，status是内核向这个地址写入子进程向exit传递的参数
