【Linux进程】再谈软件—操作系统(Operator System)

操作系统(Operator System)

概念

设计OS的目的

如何理解 "管理"——先描述再组织

系统调用和库函数概念

总结

操作系统(Operator System)

概念

任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)。

笼统的理解，操作系统包括：

内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）
其他程序（例如函数库，shell程序等等）

操作系统是一款进行管理（硬件和软件）的软件!

设计OS的目的

与硬件交互，管理所有的软硬件资源
为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境

在一套系统中，需要有管理者进行统筹。对上，给用户一个稳定高效的执行环境。对下，管理好软硬件资源，提供稳定的软硬件环境，因此就有了操作系统。

在整个计算机软硬件架构中，操作系统的定位是：一款纯正的“搞管理”的软件

如何理解 "管理"——先描述再组织

下面我们来列举一个管理的例子：

我们上大学的时候，在学校有很多事情都是需要我们辅导员负责。但辅导员对我们的管理规则并不是辅导员制定的，而是校长这一层的领导制定的，所以辅导员并不是我们的管理者，辅导员只能算是执行者，我们的校长这样的领导才是我们真正的管理者。比如小李在学校犯了错，辅导员并不能把他开除，但是校长可以。

所以区分管理者和执行者的关键是看他有没有拥有决策权！

我们把校长类比成操作系统（决策者），辅导员为驱动程序（执行者），学生是被管理者（底层硬件）。

这里可能有人会有疑问，我们平时在学校连校长的面都见不到，他是怎么管理我们的呢？其实校长（决策者）是通过辅导员（执行者）管理我们的，下面我们就来理解一下管理的方法——先描述，再组织。

管理的精髓：先描述，再组织

先描述（描述被管理对象）：我们刚开始来学校的时候，每个院的学生都会到特定的地方去报道，然后填上你的基本信息，最后将你的信息录入到电脑中，这些信息就是我们的数据。每一套信息就对应着一名学生，校长通过对这些信息的管理就能够做到对学生的管理。

再组织（组织被管理对象）：当学生的数量特别大的时候，校长就需要将这些信息组织起来，组织的方式有很多种，我们可以通过我们之前学过的数据结构来组织，比如说链表。每种组织方式都有其自己的优势，假设我们校长这里是通过链表的形式将学生的信息组织起来的。

因此校长对学生的管理，就变成了对这个链表的增删查改，当有新生来学校报道时，只需要在链表中增加一个节点，当有一个学生从学校毕业后，只需要将该学生的信息从该链表中移除即可。

现在我们再来回答上面的问题：我们平时在学校连校长的面都见不到，他是怎么管理我们的呢？

管理者和被管理者是不需要见面的
管理者在不见被管理者的情况下，如何做好的管理呢? 只要能够得到管理信息，就可以在未来进行管理决策 ---- 管理的本质: 是通过对_数据的管理，达到对人的管理
管理者和被管理者面都不见，我们怎么拿到对应的数据呢? 通过执行者

系统调用和库函数概念

用户与操作系统的交互

操作系统里面，里面会有各种数据。可是，操作系统不相信任何用户!
所以用户在使用操作系统的时候，它并不是直接跟操作系统打交道的。因为操作系统为了保证自己数据安全，但是也为了保证给用户能够提供服务，操作系统以接口（系统调用）的方式给用户提供调用的入口。来获取操作系统内部的数据。

在开发角度，操作系统对外会表现为一个整体，但是会暴露自己的部分接口，供上层开发使用，这部分由操作系统提供的接口，叫做系统调用（是操作系统提供的用C实现的，自己内部的函数调用）。所有访问操作系统的行为，都只能通过系统调用完成!
系统调用在使用上，功能比较基础，对用户的要求相对也比较高，所以，有心的开发者可以对部分系统调用进行适度封装，从而形成库，有了库，就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开发。

库函数通常是高级语言提供的，提供了一种方便的接口，使得程序员可以执行某些常见的任务，而无需直接与操作系统进行交互。库函数通常是在编程语言的标准库中提供的，例如C语言的标准库中包含了很多常用的库函数。
系统调用是操作系统提供的一种机制，允许程序请求操作系统的服务。库函数通常使用系统调用来与操作系统内核进行交互，以实现更高级的功能。例如，C语言中的库函数如printf()和scanf()等都使用了系统调用。

因此，库函数和系统调用的关系是上下层的调用与被调用的关系，库函数使用系统调用与操作系统进行交互，以实现更高级的功能。