操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统中最为关键的部分，它负责管理计算机硬件资源，提供基础服务，以及为上层应用程序提供一个运行环境。本篇文章将深入探讨操作系统的核心目标，并详细解析其五大关键特征。

一、操作系统核心目标

1. 资源管理

操作系统最基本的目标之一是有效管理计算机资源，包括处理器、内存、存储器、输入输出设备等。通过资源管理，操作系统确保各种资源得到合理分配，提高系统性能和效率。

2. 提供良好的用户界面

操作系统为用户提供友好的交互界面，便于用户进行操作。常见的用户界面有命令行界面（CLI）和图形用户界面（GUI）。

3. 提供稳定、安全的环境

操作系统需要为应用程序提供一个稳定、安全的环境，保障系统正常运行，防止恶意软件攻击和病毒感染。

4. 支持多任务和多用户

操作系统应支持多任务处理，允许多个应用程序同时运行。同时，支持多用户，让多个用户在同一台计算机上使用不同的应用程序。

5. 提供网络通信功能

随着互联网的普及，操作系统需要提供网络通信功能，实现计算机之间的数据交换和资源共享。

二、操作系统五大关键特征

1. 进程管理

进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。进程管理包括进程的创建、执行、同步、通信和终止等。

示例代码：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("Child process, PID: %d\n", getpid());
    } else {
        // 父进程
        printf("Parent process, PID: %d\n", getpid());
    }
    return 0;
}

2. 内存管理

内存管理负责分配和回收内存资源，确保每个进程都有足够的内存空间运行。

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int *ptr = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
    if (ptr == NULL) {
        printf("Memory allocation failed\n");
        return 1;
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        ptr[i] = i;
    }
    free(ptr);
    return 0;
}

3. 文件系统

文件系统负责存储和管理数据，提供数据的读写、备份、恢复等功能。

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>

int main() {
    int res = mkdir("example", 0777);
    if (res == 0) {
        printf("Directory created successfully\n");
    } else {
        printf("Failed to create directory\n");
    }
    return 0;
}

4. 输入输出设备管理

输入输出设备管理负责管理各种外部设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd = open("example.txt", O_RDWR);
    if (fd == -1) {
        printf("Failed to open file\n");
        return 1;
    }
    write(fd, "Hello, World!", 13);
    close(fd);
    return 0;
}

5. 网络通信

网络通信负责实现计算机之间的数据交换和资源共享。

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int server_fd, new_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int opt = 1;
    int addrlen = sizeof(address);

    // 创建socket文件描述符
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        printf("Could not create socket\n");
        return 1;
    }

    // 强制绑定socket到指定地址和端口
    if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt))) {
        printf("setsockopt() failed\n");
        return 1;
    }
    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    address.sin_port = htons(8080);

    // 绑定socket到端口
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
        printf("bind failed\n");
        return 1;
    }

    // 监听socket
    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        printf("listen failed\n");
        return 1;
    }

    // 接受客户端连接
    if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
        printf("accept failed\n");
        return 1;
    }

    // 发送数据到客户端
    char *hello = "Hello from server";
    send(new_socket, hello, strlen(hello), 0);
    printf("Hello message sent\n");

    // 关闭连接
    close(new_socket);
    return 0;
}

通过以上解析，我们可以看出操作系统在资源管理、进程管理、内存管理、文件系统、输入输出设备管理和网络通信等方面扮演着至关重要的角色。深入了解操作系统的核心目标与关键特征，有助于我们更好地理解和掌握计算机系统的工作原理。