作業系統作為資源管理者

一台電腦能分配的東西就那麼多：通常只有少數幾個 CPU 核心、固定容量的記憶體、一顆磁碟、一張網路卡、一個螢幕。但你執行的數十個程式，每個都表現得彷彿自己獨佔整台機器。想像一間住滿廚師的房子裡只有一座共用廚房，每個人都想同時用爐子、流理台和水槽。沒有管理者就會一團亂——有人會霸著爐子不放。作業系統就是那個管理者：它決定誰使用每項稀有資源、何時用、用多久。

它管理三類資源。分時共享的資源，例如 CPU，會交給某個程式一小段時間，再收回交給下一個，速度快到讓一切看起來同時在跑（這就是排程）。空間共享的資源，例如記憶體與磁碟，被切成片段分派出去，作業系統追蹤每塊歸誰所有，避免兩個程式互相踩踏（這就是配置）。序列重用的裝置，例如印表機，一次只交給一位使用者，通常透過佇列排隊。作業系統記帳、授予與回收，並公平且安全地化解競爭。

這個角色解釋了本主題的大量內容。CPU 排程、記憶體配置、死結、磁碟排程，全都只是謹慎地進行資源管理。誠實的難處在於：沒有單一正確的策略——把公平最大化可能傷害產出率，偏袒互動式的反應靈敏可能讓背景工作飢餓。作業系統不斷在做取捨，而不同的作業系統做法不同——這正是伺服器作業系統與手機作業系統手感不同的原因之一。