考研复习《操作系统原理》孟庆昌等编著课后习题+答案——第七章

Posted 2022-09-28 住在阳光的心里

CSDN话题挑战赛第2期
参赛话题：学习笔记

前言

此书在最后的附录 B 中，有给出部分重难点部分的参考答案。如果想要此书习题答案，可点以下链接：为一个压缩包，以图片形式，习题图片按章节排序，答案图片按书页排序。

《操作系统原理》孟庆昌等编著之课后部分习题+答案（图片版）-其它文档类资源-CSDN文库

但是其余习题，需此书读者在书中找到相应章节处得到答案。

所以，博主此系列文章，只是像做题一般，把未给出答案的部分题目（博主认为有需要写的）做出来，以当作复习，加深理解。

本章中，针对讲解不详细的题目，也有进一步的解析。

尽量保证解题正确（可能会把不是题目要求的但觉得重点的会考的也写上去），如果有不同意见或建议，可留言一起讨论。
 

补充各章节链接：

【考研复习】《操作系统原理》孟庆昌等编著课后习题+答案——第一章

【考研复习】《操作系统原理》孟庆昌等编著课后习题+答案——第二章

【考研复习】《操作系统原理》孟庆昌等编著课后习题+答案——第三章

【考研复习】《操作系统原理》孟庆昌等编著课后习题+答案——第四章

【考研复习】《操作系统原理》孟庆昌等编著课后习题+答案——第五章

【考研复习】《操作系统原理》孟庆昌等编著课后习题+答案——第六章

目录

前言

 一、第七章 操作系统的发展和安全性 习题

二、书中附录已有答案（见下图：习题+答案）

 一、第七章 操作系统的发展和安全性 习题

2. 计算机网络有什么特征？网络操作系统的主要功能是什么?

答： （1）计算机网络的特征

① 分布性。网上的节点机可以位于不同地点，各自执行自己的任务。根据要求，一项大任务可划分为若干子任务，分别由不同的计算机执行。

② 自治性。网上的每台计算机都有自己的内存、I/O设备和操作系统等，能够独立地完成自己承担的任务。网络系统中的各个资源之间多是松散耦合的，并且不具备整个系统统一任务调度的功能。

③ 互连性。利用互联网络把不同地点的资源 ( 包括硬件资源和软件资源 ) 在物理上和逻辑上连接在一起，在统一的网络操作系统控制下，实现网络通信和资源共享。

④ 可见性。计算机网络中的资源对用户是可见的。用户任务通常在本地机器上运行，利用网络操作系统提供的服务可共享其他主机上的资源，所以用户心目中的计算机网络是一个多机系统。

（2）网络操作系统的主要功能

① 网络通信。这是网络最基本的功能，其任务是发送方主机和接收方主机之间实现无差错的数据传输。其功能包括建立和拆除通信线路，控制数据传输，对传输数据进行差错检测和纠正，控制数据传输流量，选择适当的传输路径。

② 资源管理。对网络中的共享资源 ( 包括硬件和软件 ) 实施有效管理，协调各用户对共享资源的使用，保证数据存取方法的一致性，保证信息的安全性，并且允许入网计算机自主地工作。

③ 网络服务。为了方便用户使用，应该向用户提供多种有效的网络服务，主要有电子邮件服务、文件传输、存取和管理服务、共享硬盘服务、共享打印服务等。

④ 网络管理。网络管理最基本的任务是安全管理。通过存取控制保证数据存取的安全性，通过容错技术保障系统的可靠性，还应提供对网络性能进行监视、统计、调整及维护、报告等功能。
 

3. 什么是嵌入式系统？嵌入式系统与通用计算机系统有何异同？

答： （1）通常将嵌入式计算机系统简称为嵌入式系统。

嵌入式系统不同于普通计算机系统，它不以独立的物理设备的形态出现，即它没有一个统一的外观，其部件根据主体设备及应用的需要嵌入在设备的内部，发挥着运算、处理、存储及控制等作用。

（2）嵌入式系统与通用计算机系统的异同如下：

4. 什么是分布式系统？它有哪些主要特征?

答：（1）分布式系统概念：

分布式系统是多个处理机通过通信线路互连而构成的松散耦合的系统。

（2）分布式特征：

① 分布性。分布式系统由多台计算机组成，它们在地域上是分散的，可以散布在一个单位、一个城市、一个国家甚至全球范围。整个系统的功能是分散在各个节点上实现的，因而分布式系统具有数据处理的分布性。

② 自治性。分布式系统中的各个节点都包含自己的处理机和内存，各自具有独立的处理数据的功能。通常，各个节点在地位上是平等的，无主次之分，自治地进行工作，又能利用共享的通信线路来传送信息，协调任务处理。

③ 并行性。一项大的任务可以划分为若干子任务，分别在不同的主机上执行。

④ 全局性。分布式系统中必须存在一个单一的、全局的进程通信机制，使得任何一个进程都能与其他进程通信，并且不区分本地通信与远程通信，还应当有全局的保护机制。系统中所有机器上有统一的系统调用集合， 它们必须适应分布式的环境。在所有CPU上运行同样的内核，使协调工作更加容易。
 

5. 什么是分布式操作系统？分布式操作系统的主要功能是什么?

答： （1）分布式操作系统概念：

分布式操作系统是配置在分布式系统上的共用操作系统。

从用户角度来看，它是一个普通的集中式操作系统，提供强大的功能，使用户可用透明的方式访问系统内的远程资源。

分布式操作系统实施系统整体控制，对分布在各节点上的资源进行统一管理，并且支持对远程进程的通信协议，且用户访问远程资源的方式和访问本地资源的方式是相同的，可以实现数据和进程从一个节点到另外节点的迁移。。

（2）分布式操作系统主要功能：

① 进程管理。为了均衡整个系统中各节点上的负载，加速计算任务的完成，分布式操作系统应能实现进程或计算的迁移。为了保证不同节点上的进程对系统共享资源的合理使用，应能提供分布式互斥机制。为了达到各进程的高度并行执行，应该提供分布式同步机制，还要有应对死锁的相应措施。

② 通信管理。系统应该提供某些通信机制，使不同节点上的用户或进程可以方便地进行信息交换，实现对网络协议的支持。

③ 资源管理。系统中的各种资源都由分布式操作系统进行统一管理和调度，如文件系统、内存管理等。这样做既可以提高资源的利用率，又可以方便用户使用。
 

7. 推动操作系统发展的主要动力是什么?

答： （1）硬件技术更新；

（2）应用需求扩大；

8. 对安全环境造成重要影响的因素主要有哪些方面？

答：  对安全环境造成重要影响的因素主要有三个方面：

（1）对安全的威胁；

（2）对安全的攻击；

（3）偶然数据丢失。

9. 为了保护系统主要应当采取哪些安全措施？一般性的安全机制包括哪些方面?

 答： （1）为了保护系统主要应当采取的安全措施有：

① 物理层。包含计算机系统的站点在物理上必须是安全的，防止入侵者通过暴力或偷偷地进入机房。

② 人员层。必须仔细审查用户，减少把访问权限授予一个用户而他随后又把访问权限交给入侵者的机会(如因受贿而交换权限)。

③ 网络层。现代计算机系统中很多数据都是通过私有线路、Internet共享线路或拨号线路进行传递的，所以数据窃听如同闯人计算机系统一样有害。 通信过程中突然被打断可能就是由远程拒绝服务攻击造成的，这降低了用户对系统的信任度。

④ 操作系统层。操作系统必须保护自己，免受有意或无意的安全侵害。

若要保证操作系统的安全，必须保证前两层的安全性。高层(物理层或人员层)在安全方面的漏洞会使低层(操作系统)严格的安全措施不起作用。

一方面，系统硬件必须提供保护机制，允许实现安全特性；另一方面，操作系统从一开始设计时就要考虑各种安全问题，采取相应措施。

（2）一般性的安全机制：

① 身份鉴别；

② 访问控制；

③ 数据加密；

④ 数据完整性；

⑤ 数字签名；

⑥ 防重发；

⑦ 审计机制；

11. 存取控制表 ACL 和权限表方式各有什么优点和不足?

答：  ① 权限表的效率很高，如果一个进程要求打开由权限 3 指向的文件，那么不必做进一步的核查；对于存取控制表 ACL，必须进行搜索，这可能要花较长时间。如果不支持用户组的方式，为了授予每个用户对一个文件的读权限，就要在 ACL 中列举出所有的用户。权限表方式可以很容易地对进程进行封装，而存取控制表 ACL 方式则不能。

② ACL允许有选择地撤销权限，而权限表方式则不能。

③ 如果一个对象被删除，但其权限未被删除，或者权限被删除而对象未被删除，都会产生问题。采用存取控制表ACL 方式不会出现此类问题。

多数系统都把存取控制表和权限表方式结合起来使用。当一个进程首次访问一个对象时，就搜索存取控制表，如果访问被拒绝，则产生意外情况。否则，建立一个权限，且与该进程关联在一起。以后的访问就使用权限表，保证实现的效率。当最后一次访问时，取消该权限。

13. 性能评价的目的主要包括什么？系统性能指标主要有哪两类？各包括哪些主要内容？

答：  （1）性能评价的目的主要有：

① 选择评价。性能评价者要决定从某个商家购进的计算机系统是否符合要求，即购买者的评价。

② 性能规划。评价者的目标是估计尚未存在的系统的性能。它可能是一个完整的新计算机系统，或者是新的软件工具、应用程序，或者是新硬件设备、部件。这是设计者的评价。

③ 性能监视。评价者积累已有系统或部件上的有关性能方面的数据，以确定系统达到的性能目标，有助于估计按计划进行修改会带来的影响，为决策者做出决定提供所需的管理数据。这往往是系统维护者的评价。

（2）系统性能指标主要有：可靠性和工作能力。

（3）各包括的主要内容：（见下表）

系统性能指标	判断系统正确运行的标准
可靠性（狭义）	① 出现故障时，程序不被破坏或停止。
	② 运行结果不包含由故障所引起的错误。
	③ 执行时间不超过一定的限度。
	④ 程序运行在允许的领域内。
工作能力	① 指令执行速度
	② 吞吐量
	③ 工作负载
	④ 响应特性
	⑤ 利用率

【补充】

（4）计算机系统的可靠性：是指在规定的条件下和规定的时间内计算机系统能正确运行的概率。通常，可靠性用平均无故障间隔时间来表示，即系统能正确运行时间的平均值。

与计算机系统可靠性密切相关的还有系统的可维护性和可用性。可维护性是指系统可维修的状况，通常通过平均修复时间来表现。可用性就是计算机系统的使用效率，并以系统在任意时刻能正确运行的概率来表示。

从广义上讲，可靠性、可用性和可维护性统称为计算机系统的可靠性指标。

（5）工作能力：是指在正常工作状态下系统所具有的能力。表现工作能力的性能指标很多，一般随所评价的系统和目标而异，它们是系统性能评价的主要研究对象。常用的工作能力指标包括以下方面：

① 指令执行速度。常用每秒百万条指令(MIPS) 作为单位。

② 吞吐量。在单位时间内计算机系统完成的所有工作负载称为吞吐量。工作负载的单位依不同的系统而异，如实时处理系统的单位为事务，批处理系统的单位为作业等。

③ 工作负载。这是测量提交给系统的总的工作数量。简单地说，它是加到系统上的服务需求量，反映环境对系统性能的影响。

④ 响应特性。通常用响应时间、周转时间等度量。响应特性是实时处理和分时处理计算机系统的重要性能指标。

⑤ 利用率。在给定的时间内，系统资源实际得到使用的时间所占的比例，如硬件 (CPU、内存 I/O 设备) 利用率、软件利用率、数据库利用率、通信网络利用事等。

【备注】还有很多指标是无法度量的，如易使用性、易维护性等。这些可根据用户的反映和评价者的意愿来决定，但往往有主观性。
 

14. 性能评价技术主要包括什么?

答：  （1）测量技术；（测量是最基本、最重要的系统性能评价手段）

（2）模拟技术；

（3）分析技术；

二、书中附录已有答案（见下图：习题+答案）

1. 解释以下术语：可定制性、安全性、保护、保密、黑客、计算机病毒、保护域、存取矩阵。

答： （1）可定制性：能够提供对内核进行配置或剪裁等功能，可以根据应用需要有选择地提供或不提供某些功能，以减少系统开销。

（2）安全性：保证文件（信息）不被未授权人员读取或修改，它包括技术、管理、法律及政治等方面的文件，表示总体性问题。

（3）保护：保护是一种机制，它控制程序、进程或用户对计算机系统资源的访问。这种机制必须提供声明各种控制的方法及某些执行手段。

（4）保密：为重要数据保守秘密，即只授权某些人可用，而其他人不可用。

（5）黑客：通过不正当手段进入系统的未授权用户。

（6）计算机病毒：人为非法制造的带破坏性的一个程序片段，它能攻击合法的程序，使之受到感染。它可以隐藏在可执行程序或数据文件中。当带毒程序运行时，它们通过非授权方式入侵计算机系统，依靠自身的强再生机制不断进行病毒体的扩散。

（7）保护域：<对象， 权限>对的集合，每个对标记了一个对象和一个可执行操作的子集。允许执行的操作称做权限，用来禁止未授权进程访问某个对象，同时限定授权进程只执行合法操作的一个子集。

（8）存取矩阵：用来描述系统中各个对象及其所属域的存取控制矩阵。 矩阵的行表示域，列表示对象，每个方块列出其权限。

6. 多机系统主要包括哪几种类型？它们之间有何异同?

答： 通常所说的多机系统包括4种类型， 即：多处理器系统，多计算机系统、网络系统和分布式系统。它们之间的异同如下表所示。

项目	多处理器系统	多计算机系统	网络系统	分布式系统
各节点是否是完整的计算机	不是。每个节点只有一个CPU	不是。每个节点除CPU外，还有本地内存、网卡以及磁盘	每个节点是一个完整的计算机	每个节点是一个完整的计算机，各结点是自治系统
耦合方式	通过共享同一内存实现紧密耦合	各节点通过专用的高速网络互连在一起	各节点通过传统网络互连起来，实现松散耦合	各节点通过传统网络互连起来，实现松散耦合
是否可视为虚单处理机系统	可以	可以	不可以	可以
运行的操作系统	整个系统运行同一个操作系统	各个节点运行同样的操作系统	各个节点上有自己的本地操作系统，它们可以是不同的	各节点上运行统一的操作系统
如何实现通信	共享同一内存	不同节点上的进程通过发送消息的方式通信	各节点通过共享文件实现彼此通信	利用消息机制，具备进程迁移等功能
整个系统是否存在单一的运行队列	存在	存在	不存在	不存在
共享成分	同一内存，所有外部设备，同一操作系统，同一个文件系统	外部设备，同一个文件系统	遵循同样的网络协议	相同的通信和进程管理机制，遵循同样 的网络协议
管理方式	整个系统在集中管理方式下运行	集中式	分散	统一管理

10. 如何利用域结构保护相应的对象？如何利用存取控制表保护相应的文件？Linux系统中如何规定文件的存取权限？

答：（1）一个域结构规定了一个对象和一个对该对象可执行操作的子集。每个用户或进程可以是一个域。这样，相应的进程在某个域上活动时才能执行指定的操作，而不在该域上的其他进程都无权访问该对象，即该进程只能执行规定的操作，从而保护该对象不被未授权用户访问，也防止合法进程的非法操作。

（2）每个文件有一个相关联的存取控制表，其中列出哪些进程可以对该文件执行哪些操作。当一个进程要访问该文件时，就要利用存取控制表验证该进程是否有权进行所要求的操作，如果符合权限，则获准执行，否则，拒绝执行。

（3）Linux系统中文件用户分为三类：文件主、同组用户和其他用户。为每类用户提供了三个
表示权限的位，即 rwx。 这是 ACL 方案的一种压缩形式。

12. 对 3 种不同的保护机制，即权限、存取控制以及 UNIX / Linux 操作系统的 RWX 位，简述下面的情况分别适用于哪些机制。
① 甲用户希望除他的同事外，其他任何人都能读取他的文件。
② 乙用户和丙用户希望共享某些秘密文件。
③ 丁用户希望公开他的一些文件。

答： ① 只适合存取控制表实现保护机制。
② 适合用权限或存取控制表实现保护机制。
③ 适合用存取控制表、RWX位或权限实现保护机制。