操作系统设计

设计问题的本质

目标

操作系统设计的困难性

接口设计

设计原则

关于接口的设计原则，UNIX编程艺术提供了许多，诸如

范型

选择操作系统对外提供的接口的表现形式

系统调用接口

更多的代码意味着更多的 BUG 不要将牛逼的能力隐藏在抽象的接口后面

实现

系统结构

机制与策略

机制（如何做）与策略（做什么）分离有利于系统保持小巧和良好的结构

正交性

不同概念之间没有交集，可以独立组合，达到更强的能力

命名

绑定的时机

命名绑定的时机影响实现的简单与否以及灵活与否

静态与动态结构

对于内核必须在内存存储的一些数据，使用静态的数据结构，也就是内存是固定的，会简单许多

但对于通用应用，这种数据结构肯定得要是动态的，静态的结构可以预先知道进程如何被调度，而动态的结构则必须待到运行时动态决定

自顶向下与自底向上

自顶向下的问题在于首先可用的只有顶层的过程，但这些过程在没有底层支持的情况下基本没法测试

自底向上可以隐藏保护底层的细节，从底部逐层封装，逐层测试

同步通信与异步通信

同步的思想很简单，发起一个请求，阻塞直到回复到达，但一定引入并发，事情就复杂了，需要同步、需要锁

异步请求的简单性在于客户端发起请求，然后不阻塞，待请求异步回来时，再处理，这是把复杂性部分从服务端转移到了客户端

实用技术

隐藏硬件

使用统一的抽象概念屏蔽硬件细节

使用条件编译来处理针对不同硬件的编程

引用

所谓引用，就是标识符的数值与其表现含义相分离，如1代表A 在另外一种情况下 1 代表 B

映射关系可以改变，这样能获得尽可能大的解耦

可重用性

重入

代码具备同时被执行多次的能力

对于无状态代码，当然无所谓，但在操作系统级别，由于寄存器等的存在，好像没那么简单，需要通过互斥量或者锁来对临界资源进行保护

暴力法

对于数据量很少的问题，直接暴力解决就好了，这种问题不值得优化，并且解决方式很简单

检查可能的错误

性能

为什么慢

优化什么

空间时间权衡

无论是空间换时间，还是时间换空间，都需要对算法及数据结构做好深入考量

缓存

线索（hint）

缓存总是正确的，线索并不保证正确性，需要调用者自行验证

局部性原理

项目管理

设计趋势