计算机

进程执行需要一些资源，如内存、磁盘驱动、所需文件等。如果有可用资源，那么系统可以允许请求，并将控制交给用户程序；否则，程序应等待，直到有足够可用的资源为止。

操作系统控制的各种资源可看作设备。有的设备是物理设备（如磁盘驱动），而其他的可当作抽象或虚拟的设备（如文件）。多用户系统要求先请求（request()）设备，以确保设备的专门使用。在设备用完后，要释放（release()）它。这些函数类似于文件的系统调用 open() 和 close()。其他操作系统对设备访问不加管理。这样带来的危害是潜在的设备争用以及可能发生的死锁，这将在后续章节中讨论。

在请求了设备（并得到）后，就能如同对文件一样，对设备进行读（read())、写（write())、重定位（reposition()）。事实上，I/O 设备和文件极为相似，以至于许多操作系统如 UNIX 都将这两者组合成文件-设备结构。这样，一组系统调用不但用于文件而且用于设备。有时，I/O 设备可通过特殊文件名、目录位置或文件属性来辨认。

用户界面可以让文件和设备看起来相似，即便内在系统调用不同。在设计、构建操作系统和用户界面时，这也是要加以考虑的。

信息维护

许多系统调用只不过用于在用户程序与操作系统之间传递信息。例如，大多数操作系统都有一个系统调用，以便返回当前的时间（time()）和日期（date()）。还有的系统调用可以返回系统的

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其他信息，如当前用户数、操作系统版本、内存或磁盘的可用量等。

还有一组系统调用帮助调试程序。许多系统都提供用于转储内存（dump()）的系统调用。对于调试，这很有用。程序 trace 可以列出程序执行时的所有系统调用。甚至微处理器都有一个 CPU 模式，称为单步（single step），即 CPU 每执行一条指令都会产生一个陷阱。调试器通常可以捕获到这些陷阱。

许多操作系统都提供程序的时间曲线（time profile），用于表示在特定位置或位置组合上的执行时间。时间曲线需要跟踪功能或固定定时中断。当定时中断出现时，就会记录程序计数器的值。如有足够频繁的定时中断，那么就可得到花在程序各个部分的时间统计信息。

再者，操作系统维护所有进程的信息，这些可通过系统调用来访问。通常，也可用系统调用重置进程信息

（get_process_attributes() 和 set_process_attributes ()）。

通信

进程间通信的常用模型有两个：消息传递模型和共享内存模型。对于消息传递模型（message-passing model），通信进程通过相互交换消息来传递信息。进程间的消息交换可以直接进行，也可以通过一个共同邮箱来间接进行。在开始通信前，应先建立连接。应知道另一个通信实体名称，它可能是同一系统的另一个进程，也可能是通过网络相连的另一计算机的进程。每台网络计算机都有一

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个主机名（hostname），这是众所周知的。另外，每台主机也都有一个网络标识符，如IP地址。类似地，每个进程有进程名（process name），它通常可转换成标识符，以便操作系统引用。系统调用 get_hostid() 和 get_processid() 可以执行这类转换。这些标识符再传给通用系统调用 open() 和 close()（由文件系统提供），或专用系统调用 open_connection() 和 close_connection()，这取决于系统通信模型。

接受进程应通过系统调用 accept_connection() 来许可通信。大多数可接受连接的进程为专用的守护进程（daemon），即专用系统程序。它们执行系统调用 wait_for_connection()，在有连接时会被唤醒。通信源称为客户机（client），而接受后台程序称为服务器（server），它们通过系统调用 read_message() 和 write_message() 来交换消息。系统调用 close_connection() 终止通信。

对于共享内存模型（shared-memory model），进程通过系统调用 shared_memory_create() 和 shared_memory_attach() 创建共享内存，并访问其他进程拥有的内存区域。

操作系统通常需要阻止一个进程访问另一个进程的内存。共享内存要求两个或多个进程都同意取消这一限制，这样它们就可通过读写共享区域的数据来交换信息。这种数据的类型是由这些进程来决定的，而不受操作系统的控制。进程也负责确保不会同时向同一个地方进行写操作。上面讨论的两种模型常用于操作系统，而且大多

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数系统两种都实现了。消息传递对少量数据的交换很有用，因为没有冲突需要避免。与用于计算机间的共享内存相比，它也更容易实现。共享内存在通信方面具有高速和便捷的特点，因为当通信发生在同一计算机内时，它可以按内存传输速度来进行。不过，共享内存的进程在保护和同步方面有问题。

保护提供控制访问计算机的系统资源的机制。过去，只有多用户的多道计算机系统才要考虑保护。随着网络和因特网的出现，所有计算机（从服务器到手持移动设备）都应考虑保护。通常，提供保护的系统调用包括 set_permission() 和 get_permission()，用于设置资源（如文件和磁盘）权限。系统调用 allow_user() 和 deny_user() 分别用于允许和拒绝特定用户访问某些资源。

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