程序员视角的
操作系统边界

08异常控制流

从程序员看得见的「突然换一条执行路径」反推内核入口：中断、异常、系统调用、信号、上下文切换。

四类异常

CSAPP 把异常（exception）分成四类：中断 interrupt、陷入 trap、故障 fault、终止 abort。异常是异常控制流的一种，后者还包含上下文切换、信号、非本地跳转等。处理程序都在内核态运行。系统调用是 trap 的典型实例，不是并列的第五类。中断/陷入返回下一条指令；故障修复后可能重执行当前指令，否则终止；终止不返回。中断与故障可能发生在用户态或内核态；不要把「从用户态进来」写成四类的共性。

进程接口

fork 在规范里要求逻辑复制地址空间；写时复制是常见实现，不是定义本身。exec 族成功则不返回，PID 不变。子进程退出后、被父进程 wait/waitpid 回收前才处于僵尸态。

09虚拟内存

把每个进程的虚地址空间映射到有限物理页，并允许按需调入。

地址变换

VPN 查 TLB，未命中再查页表。P=1 表示已驻留，拼出物理地址。P=0 只是状态；访问合法页才缺页。非法地址走保护异常，不调页。

调入与置换

有空闲页框直接装入。无空闲才用 OPT / FIFO / LRU 等选牺牲页。FIFO 可能 Belady；OPT、LRU 作为栈算法不会。缺页过程中进程常阻塞，低级调度仍可让别人跑。

mmap

可以映射文件，也可以匿名映射。默认按需缺页；MAP_POPULATE 等可预取；文件页若已在 page cache 不必再读盘。

10系统级 I/O

Unix 把文件、管道、套接字都收成 fd。短读短写是合法现象。

描述符与偏移

fd 是该进程文件描述符表中的整数索引，指向系统打开文件表项。对可定位文件，read/write 按打开文件描述的偏移进行并更新它；管道、FIFO、套接字没有可定位偏移。

dup2

关闭并复用目标 fd 是系统调用内部的原子操作。oldfd 与 newfd 相同则不关闭，直接返回 newfd。不要在用户态先 close 再 dup 来「模拟」它。

12并发编程

进程、线程、I/O 复用是三条路。共享内存让数据竞争成为默认风险。

线程创建返回值

pthread_create 成功返回 0，失败返回错误号，线程标识经输出参数写回。不要把它和 clone 调用者「返回子 tid」混记。glibc 的 clone 包装让子任务从指定函数起步，并不从包装函数返回；raw clone 系统调用的子路径才返回 0。

同步

互斥锁保护临界区；条件变量用于等待某个谓词。并发是多个任务在重叠时间段推进：单核可交替，多核也可并行。并行是同一时刻实际同时执行。二者不是同义词。

章末自测