0x01 什么是操作系統(tǒng)桦锄？
操作系統(tǒng)是一個軟件扎附，一個可以讓應用程序運行變得更容易，允許程序共享內存结耀，讓程序能夠與硬件設備交互留夜，以及其他類似的工作。這種軟件被稱為操作系統(tǒng)（Operating System, OS）
為了實現上述的功能图甜，操作系統(tǒng)主要利用一種通用的技術：虛擬化（virtualization）碍粥，將物理資源，如處理器黑毅、內存嚼摩、磁盤轉換為更通用、更強大且更易用與使用的虛擬形式。因此低斋，操作系統(tǒng)也被稱為虛擬機（virtual machine）蜂厅。
0x02 什么是虛擬化？
先舉個例子：現在有一所房子膊畴，兩個人（A掘猿、B），這兩個人都想擁有一所房子
- 你對A說：這個房子屬于你唇跨，你需要進去的時候稠通，就來找我拿鑰匙，用完把鑰匙還給我
- 你對B說：這個房子屬于你买猖，你需要進去的時候改橘，就來找我拿鑰匙，用完把鑰匙還給我
- 你負責保管鑰匙玉控，并且要讓A和B知道這個房子只屬于自己飞主，A、B互相不知道對方
- 當A找你拿鑰匙時高诺，如果房子空閑碌识，你就把鑰匙給他；如果B在房子中虱而，那你就拒絕A筏餐，讓他等著
- 同樣B找你拿鑰匙時，也是同理......
在上述例子中牡拇，房子只有一所魁瞪，但是你讓A和B都覺得自己擁有了房子，這個過程就類似于虛擬化CPU惠呼，而你在中間扮演的角色就是操作系統(tǒng)的角色导俘。
上面的例子是一個時分共享（time sharing）機制的應用，操作系統(tǒng)通過這個機制實現了虛擬化CPU剔蹋。相對應的還存在空分共享機制趟畏，操作系統(tǒng)在虛擬化磁盤和內存的時候使用了此機制。
- 時分共享：允許資源由一個實體使用一小段時間滩租，然后由另一個實體使用一小段時間赋秀，如此下去......
- 空分共享：資源在空間上被劃分給希望使用它的人，例如律想，一旦將一塊磁盤空間分配給用戶猎莲，在用戶刪除文件之前，不可能將它分配給其他文件
0x03 虛擬化CPU
從上述例子中技即，可以看到著洼，即使只有一個處理器，4個程序似乎是可以同時運行的。操作系統(tǒng)通過時分共享機制身笤，實現了系統(tǒng)擁有非常多CPU的假象豹悬。將單個CPU（或其中的一小部分）轉化為看似無限數量的CPU，從而讓許多程序看似在同時運行液荸，這就是虛擬化CPU瞻佛。
0x04 虛擬化內存
從這個例子中，可以看到娇钱，這兩個進程都在相同的地址（00200000）處分配了內存伤柄，但每個進程似乎都獨立更新了 00200000 處的值，就好像每個正在運行的程序都有自己的私有內存文搂，而不是與其他正在運行的程序共享相同的物理內存适刀。
這是因為操作系統(tǒng)虛擬化內存，每個進程訪問自己的私有虛擬地址空間（virtual address space）煤蹭，操作系統(tǒng)以某種方式映射到機器的物理內存上笔喉。一個正在運行的程序中的內存引用不會影響其他進程（或操作系統(tǒng)本身）的地址空間。對于正在運行的程序硝皂，它看起來完全擁有自己的物理內存然遏。實際上，物理內存是由操作系統(tǒng)管理的共享資源吧彪，這就是虛擬化內存。
0x05 持久性
操作系統(tǒng)管理磁盤的軟件通常被稱為文件系統(tǒng)（file system）丢早，它負責以可靠和高效的方式姨裸，將用戶創(chuàng)建的任何文件存儲在系統(tǒng)的磁盤上。不像操作系統(tǒng)為CPU和內存提供的抽象怨酝，操作系統(tǒng)不會為每個應用程序創(chuàng)建專用的虛擬磁盤傀缩。相反，它假設用戶經常需要共享文件中的信息农猬。比如我們編寫代碼時赡艰，需要使用編輯器創(chuàng)建和編輯文件；編寫完后需要使用編譯器來編譯代碼斤葱，生成可執(zhí)行文件慷垮，最后運行可執(zhí)行文件。因此文件是可以在不同的進程之間共享的料身。
而文件的持久化過程中芹血，文件系統(tǒng)會確定新數據將駐留在磁盤上的哪個位置啃擦，然后在文件系統(tǒng)所維護的各種結構中對其進行記錄，這需要向底層存儲設備發(fā)出 I/O 請求，以讀取現有結構或更新（寫入）它們。這個過程辆憔，操作系統(tǒng)相當于提供了一些API，屏蔽了讓硬件設備執(zhí)行操作的一些低級別設備接口。所以绘沉，OS 有時被視為標準庫喻喳。
