技术管理篇5一技术演变史(4)

上一篇我们聊了C/S架构软件发展的历程，随着互联网的兴起，B/S架构逐渐流行起来成为主流。软件从服务企业客户为主，转为服务普罗大众。

早期的互联网都是以静态页面为主，门户网站是主流。用户主要是通过浏览器访问页面信息，因此，我们需要一个Web服务器来承载这个访问需求。如下图所示，这是一个Web服务器的基本架构。

图1-Web服务器架构(注：来自于网络)

相对于企业软件来说，互联网软件的业务逻辑并不复杂，但是对性能和可用性要求比较高。实际上服务器要解决的问题就是如何更好的利用计算机IO、CPU资源，来承载不断增多的用户访问。在讨论服务器架构之前，我们先要看看操作系统在这里充当的角色。

操作系统实际上为软件提供了一个基础，让大家可以高效的访问计算机的资源。他是所有软件访问计算机的媒介，我们要深入的理解他才能设计好自己的架构。

假设我们从头开发一个操作系统，我们用面向对象的思路来分析一下。操作系统得有哪些对象。首先得有CPU对象，他封装了计算的能力；然后是内存对象，用于存储和支撑运算过程中的数据；然后是外设对象，提供了访问外部设备的能力；最后是进程对象，封装了软件和操作系统之间的关系。四个对象组成了操作系统的基础，下面，我们分别来看一下。

CPU对象

我们看CPU有哪些属性。首先CPU会有一些基本信息，比如核数、当前运行的进程、时钟等等。CPU只有一个，怎么让多个软件共用是一个问题。我们可以把使用CPU的时间进行分片，每个小的片段只能有一个软件在运行，这个时间片过了以后，就要让出使用权。这就是中断的意义，他让每个软件都可以有效利用好CPU，每次中断后，操作系统都会按照优先级再选出一个进程来运行。

内存对象

内存对象和CPU一样，也面临着怎么充分利用的问题。有的软件需要的多，有的需要的少。而且需求还是频繁变动的，一个时间段需要的多，一个时间段就要回收掉。如果只有一大块，没法灵活的管理。因此，我们把内存切分成很多固定的小块，每一块我们叫做页对象。按页为单位来分配，页对象可以通过链表管理起来，这样使用起来就会更加灵活。

另外，内存的空间总是小的、不够用的。有时候我们只能把最常用的内容加载到内存中，其他的数据存储到硬盘上，这就需要频繁的和硬盘交换数据。如果把交换数据的逻辑分散到各个软件中，是很麻烦的。

我们需要把内存访问封装起来。怎么做，我们可以为每个进程创造一个地址空间，软件自己只需要使用这个地址空间就好，他不需要了解这个地址具体在内存还是硬盘的什么地方。只有具体读取或者写入数据的时候，由操作系统再来将这个地址空间按照一个规则映射到实际地址上。这样就彻底封装了内存读写的复杂度。

外设对象

计算机的外设也是一个主要对象，设备对象有哪些属性和方法呢。先看看有哪些设备，网卡、硬盘等等。我们会发现他们有一些共同的特征，都需要接收数据和发送数据。我们可以抽象一个接口出来，每个外设再去做自己的实现，这就是上一篇我们说到的驱动模式。

进程对象

进程对象有哪些属性呢。首先是静态的属性，比如代码在哪，叫啥名字等等；然后是执行过程中的动态属性，比如哪个用户在运行这个进程，运行了多久，可以访问的内存空间，运行过程中数据栈，有哪些线程，当前执行的代码行数，运行状态等等。有哪些方法呢，启动、关停、发送消息等等。

总结一下，我们用面向对象的思路分析了操作系统的设计，下一篇我们看看这几个对象是如何互相关联起来的。