一.概述 首先简介一下主要的设计思路, CFS思路非常easy.就是依据各个进程的权重分配执行时间(权重怎么来的后面再说). 进程的执行时间计算公式为: 分配给进程的执行时间 = 调度周期 * 进程权重 / 全部进程权重之和   (公式1) 调度周期非常好理解.就是将全部处于TASK_RUNNING态进程都调度一遍的时间, 几乎相同相当于O(1)调度算法中执行队列和过期队列切换一次的时间 (我对O(1)调度算法看得不是非常熟,如有错误还望各位大虾指出). 举个样例.比方仅仅有两个进程A, B,权…

如果系统只有一个处理器,那么给定时刻只有一个程序可以运行.在多处理器系统中,真正并行运行的进程数目取决于物理CPU的数目.内核和处理器建立了多任务的错觉,是通过以很短的间隔在系统运行的应用程序之间不停切换做到的.由此,以下两个问题必须由内核解决:除非明确要求,否则应用程序不能彼此干扰:CPU时间必须在各种应用程序之间尽可能公平共享(一些程序可能比其他程序更重要).本篇博文主要涉及内核共享CPU时间的方法以及如何在进程之间切换(内核为各进程分配时间,保证切换之后从上次撤销其资源时执行环境完全相同)…

都说这个主题不错,连我自己都觉得有点过大了,不过我想我还是得坚持下去,努力在有限的时间里学习到Linux内核的奥秘,也希望大家多指点,让我更有进步.今天讲的全是进程,这点在大二的时候就困惑了我,结果那个时候我就止步不前了,这里主要讲的是为何引入进程.进程在Linux空间是如何实现的,并且描述了所有与进程执行相关的数据结构,最后还会讲到异常和中断等异步执行流程,它们是如何和Linux内核进行交互的,下面我就来具体介绍一下进程的奥妙. 首先我们要明确一个概念,我们说的程序是指由一组函数组成的可执行文…

Linux内核之进程和系统调用 什么是系统调用 在Linux的世界里,我们经常会遇到系统调用这一术语,所谓系统调用,就是内核提供的.功能十分强大的一系列的函数.这些系统调用是在内核中实现的,再通过一定的方式把系统调用给用户,一般都通过门(gate)陷入(trap)实现.系统调用是用户程序和内核交互的接口. 为什么要有系统调用 系统调用在linux系统中发挥着巨大的作用,如果没有系统调用,那么应用程序就失去了内核的支持. 我们在编程时用的很多函数,如fork.open等这些函数最终都是在系统调用里…

Linux内核之进程地址空间 内核中的函数以相当直接了当的方式获得动态内存: __get_free_pages 或 alloc_pages从分区页框分配器中获得页框; kmem_cache_alloc或kmalloc使用slab分配器为专用或通用对象分配块; vmalloc获得一块非连续的内存块; 返回一个页描述符地址或线性地址; 内核是操作系统中优先级最高的成分; 内核信任自己; 内核总是尽量推迟给用户态进程分配动态内存; 内核必须能随时准备捕获用户态进程引起的所有寻址错误; 当用户态进程请求…

五.调度器的实现 调度器的任务是在程序之间共享CPU时间,创造并行执行的错觉.该任务可分为调度策略和上下文切换两个不同部分. 1.概观 暂时不考虑实时进程,只考虑CFS调度器.经典的调度器对系统中的进程分别计算时间片,使进程运行直至时间片用尽,所有进程的所有时间片用完时,需要重新计算.相比之下,CFS只考虑进程等待时间,即进程在就绪队列(run_queue)中已等待的时间,对CPU时间需求最严格的进程被调度执行.每次调度器会挑选具有最高等待时间的进程提供CPU,如此进程的不公平等待不会被积累,而…

linux调度器的一般原理请参阅<linux进程调度浅析>.之前的调度器cfs之前的linux调度器一般使用用户设定的静态优先级,加上对于进程交互性的判断来生成动态优先级,再根据动态优先级决定进程被调度的顺序,以及调度后可以运行的时间片.反过来,随着进程的运行,内核可能发现其交互性发生改变,从而调整其动态优先级(奖励睡眠多的交互式进程.惩罚睡眠少的批处理进程).cfs原理cfs定义了一种新的模型,它给cfs_rq(cfs的run queue)中的每一个进程安排一个虚拟时钟,vruntime.如…

进程的切换和系统的一般执行过程 一.进程切换的关键代码switch_to分析 (一)进程调度与进程调度的时机分析 1.不同类型的进程有不同的调度需求 第一种分类: (1)I/O-bound:频繁进行I/O,花费很多时间等待I/O操作的完成. (2)CPU-bound:计算密集型,需要大量CPU时间进行计算. 第二种分类: (1)批处理进程:不必交互.很快响应. (2)实时进程:要求响应时间短. (3)交互式进程(shell). 2.调度策略:是一组规则,它们决定什么时候以怎样的方式选择一个新进程…

week 8 进程的切换和系统的一般执行过程 [ 20135239 原文请转载请注明出处 <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000] 一.进程调度与进程调度的时机分析 操作系统原理中介绍了大量进程调度算法,这些算法从实现的角度看仅仅是从运行队列中选择一个新进程,选择的过程中运用了不同的策略而已.对于理解操作系统的工作机制,反而是进程的调度时机与进程的切换机制更为关键. 不同类型的进程有不同的调度需求 第一…

20135125陈智威 原创作品转载请注明出处 <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 实验内容: 1.可执行程序的执行环境$ ls -l /usr/bin 列出/usr/bin下的目录信息Shell本身不限制命令行参数的个数,命令行参数的个数受限于命令自身例如,int main(int argc, char argv[])又如, int main(int argc, char argv[], char…

1.环境的搭建: 这个可以参考孟宁老师的github:mykernel,这里不再进行赘述.主要是就是下载Linux3.9的代码,然后安装孟宁老师编写的patch,最后进行编译. 2.代码的解读 课上的代码全部保存在github上,我fork了一份,然后为它加上了详细的注释,参见mykernel 3.代码结构 这里主要有三个文件: mypcb.h 这个头文件定义了进程控制结构PCB mymain.c 这个文件主要是定义了启动N个进程的过程 myinterupt.c 这个文件主要是时钟中断函数和进程…

linux里面,有一个结构体task_struct,也叫“进程描述符”的数据结构,它包含了与进程相关的所有信息,它非常复杂,每一个字段都可能与一个功能相关,所以大部分细节不在我的研究范围之内,在这篇文章里面只讲述这些数据结构的组织方式,相当于一个知识点的大的梗概或骨架,如果骨架搞明白了,那么内部的细节就可以抽丝剥茧,搞明白也非难事. 一,链表 很简单,上面所说的进程描述符以双向链接的形式组织起来,说起来很简单,但还是有一些特色在里面的 1,在Linux内核链表中,不是在链表结构中包含数据,而是在…

1.1 虚拟内存 Linux 的系统.假设每一个任务都独立的占用内存,则实际的物理内存将非常快消耗殆尽.实际上对于前台正在执行的任务来说,所须要要的内存并不多,非常多任务基本不须要执行,也就没有必要一直占用内存,虚拟内存技术採用硬盘来充当一部分内存,当内存不足时就将不须要在内存中使用的数据搬移到硬盘中去,当任务须要执行时又将硬盘中的数据搬回物理内存. 虚拟内存技术不仅起到了保护操作系统的作用,并且使得用户程序能够使用到比实际物理内存更大的地址空间,屏蔽了实际物理内存对用户地址空间的影响. 1.2…

1.Shell命令的执行和进程    Shell 命令可以是内部或者外部命令.    内部(内置)命令(internal (built-in) command)的代码本身就是shell进程的一部分.LINUX shell中的一些内部命令如.alias.bg.cd .continue.echo .exec .exit .fg .jobs .pwd .set .shift .test .time .umask .unset和wait.    外部命令是(external command)命令代码以文…

学号:351 原创作品转载请注明出处本实验来源 https://github.com/mengning/linuxkernel/ 实验要求 从整理上理解进程创建.可执行文件的加载和进程执行进程切换,重点理解分析fork.execve和进程切换: 实验内容 阅读理解task_struct数据结构 task_struct: 操作系统使用数据结构来代表处理不同的实体,这个数据结构就是通常所说的进程描述符或进程控制块(PCB). 而在linux操作系统下这就是task_struct结构 ,所属的头文件#…

转自:http://blog.csdn.net/laoliu_lcl/article/details/39972459 进程上下文和中断上下文是操作系统中很重要的两个概念,这两个概念在操作系统课程中不断被提及,是最经常接触.看上去很懂但又说不清楚到底怎么回事.造成这种局面的原因,可能是原来接触到的操作系统课程的教学总停留在一种浅层次的理论层面上,没有深入去研究. 处理器总处于以下状态中的一种: 1.内核态,运行于进程上下文,内核代表进程运行于内核空间: 2.内核态,运行于中断上下文,内核代表硬件…

1.进程的静态特性 进程:程序执行时的一个实例 进程描述符(task_struct): 进程的基本信息(thread_info).指向内存区描述符的指针(mm_struct).进程相关的tty(tty_struct).当前目录(fs_struct).指向 文件描述符的指针(files_struct).所接收的信号(signal_struct) 进程状态:1.可运行状态(TASK_RUNNING):正在运行或者准备执行 2.可中断的等待状态(TASK_INTERRUPTIBLE):进程挂起,产生硬…

[益西拉姆 原创作品转载请注明出处 <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000] 第六周 进程的描述和进程的创建 一. 进程的描述 进程控制块PCB——task_struct 为了管理进程,内核必须对每个进程进行清晰的描述,进程描述符提供了内核所需了解的进程信息. struct task_struct数据结构很庞大 Linux进程的状态与操作系统原理中的描述的进程状态似乎有所不同,比如就绪状态和运行状态都是…

内核空间和用户空间是操作系统理论的基础之一,即内核功能模块运行在内核空间,而应用程序运行在用户空间.现代的CPU都具有不同的操作模式,代表不同的 级别,不同的级别具有不同的功能,在较低的级别中将禁止某些操作.Linux系统设计时利用了这种硬件特性,使用了两个级别,最高级别和最低级别,内核运 行在最高级别(内核态),这个级别可以进行所有操作,而应用程序运行在较低级别(用户态),在这个级别,处理器控制着对硬件的直接访问以及对内存的非授权 访问.内核态和用户态有自己的内存映射,即自己的地址空间. 正是…

进程:程序执行的一个实例,在Linux源代码中,常把进程称为任务(task)或者线程(thread). 从内核观点来看,进程的目的是担当分配系统资源(CPU的时间.内存等)的实体. 当一个进程创建时,几乎与父进程相同,接受父进程地址空间的一个逻辑拷贝,并从进程创建系统调用的下一条指令开始执行与父进程相同的代码.尽管父子进程可以共享含有程序代码的页,但是它们有各自独立的数据拷贝(栈和堆).因此子进程对一个单元的修改对父进程是不可见的(反之亦然). 早期的系统采用这种模式,现代Unix支持多线程应用…

參考: http://www.embedu.org/Column/Column240.htm http://www.cnblogs.com/Anker/p/3269106.html 首先明白一个概念:中断上下文和中断处理的上下半部是天壤之别的一对概念. 用户空间与内核空间 有了用户空间和内核空间,整个linux内部结构能够分为三部分,从最底层到最上层依次是:硬件-->内核空间-->用户空间. 例如以下图所看到的: 须要注意的细节问题: (1) 内核空间中存放的是内核代码和数据,而进程的用户空间…

先说几个术语: 一.Linux进程的五个段 下面我们来简单归纳一下进程对应的内存空间中所包含的5种不同的数据区都是干什么的.重点:代码段.数据段.堆栈段,这是一个概念堆.栈.全局区.常量区,这是另一个概念1)代码段:代码段是用来存放可执行文件的操作指令,也就是说是它是可执行程序在内存中的镜像.代码段需要防止在运行时被非法修改,所以只准许读取操作,而不允许写入(修改)操作——它是不可写的.代码段(code segment/text segment)通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域.这部分…

正如上一篇我们提到过,进程是Linux系统中仅次于文件的基本抽象概念.正在运行的进程不仅仅是二进制代码,而是数据.资源.状态和虚拟的计算机组成.我们今天主要介绍进程的概念,组成,运行状态和生命周期等. 1.进程的概念 进程就是处于执行器的程序(目标代码放在某种存储介质上). 但进程并不仅仅局限于一个可执行程序代码,通常还要包含其他资源,比如: 打开的文件,挂起的信号,内核内部数据,处理器状态,一个或多个具有内存映射的内存地址空间,一个或多个可执行线程,存放全局变量的数据段等. 内核需要有效而又透…

内核版本:linux-2.6.11 在Linux中,有多种执行体(指令流.执行单位),它们是CPU调度和分配资源的基本单位,它们是内核态可见的,即内核态下,每一种执行体都有对应的唯一数据结构task_struct来存储它的执行上下文. 它们分别是进程.轻量级进程.内核线程,创建一个执行体的方法是基于调用clone()函数并指定flags参数来完成. 通过指定不同的flags参数,可以规定新建的执行体的共享资源量.执行状态等,也正是于此来区分不同的执行体并控制不同执行体的运行开销.切换开销. ta…

进程调度的时机 linux进程调度是基于分时和优先级的 中断处理过程(包括时钟中断.I/O中断.系统调用和异常)中,直接调用schedule(),或者返回用户态时根据need_resched标记调用schedule(): 内核线程可以直接调用schedule()进行进程切换,也可以在中断处理过程中进行调度,也就是说内核线程作为一类的特殊的进程可以主动调度,也可以被动调度: 内核线程是只有内核态没有用户态的特殊进程 内核可以看作各种终端处理过程和内核线程的集合 用户态进程无法实现主动调度,仅能通过…

进程的描述和进程的创建 一. 进程的描述 (一)进程控制块PCB——task_struct 1.操作系统的三大管理功能包括: (1)进程管理 (2)内存管理 (3)文件系统 2.PCB task_struct中包含: (1)进程状态 (2)进程打开的文件 (3)进程优先级信息 3.通过唯一的进程标识PID来区别每个进程. 4.进程控制块PCB——task_struct 5.进程状态 (1)创建新进程后实际的状态是TASK_RUNNING,就绪但是没有运行,调度器选择一个task之后进入运行态,也…

进程间通信的基本机制:1.管道和FIFO(命名管道):最适合在进程之间实现生产者/消费者的交互.进程A向管道写入数据,进程B从管道读出数据.2.信号量:内核信号量的用户态版本.3.消息:允许进程在预定义的消息队列中读和写消息来交换消息(小块数据).Linux提供两种不同的消息版本:System V IPC:POSIX消息4.共享内存区:允许进程通过共享内存块来交换信息.在必须共享大量数据的应用中,这可能是最高效的进程间通信.5.套接字:允许不用计算机上的进程通过网络交换数据.同样可以用作相同主机…

给内核分配内存和给用户态进程分配内存是有区别的:1.内核的优先级最高,如果某个内核函数请求动态内存,不会被延时2.内核信任自己,不必保护措施3.用户态进程对动态内存的请求被认为不是紧迫的,总是被尽量推迟分配4.用户进程总是不可信任的 进程的地址空间:1.由允许进程使用的全部线性地址组成.2.每个进程的线性地址集合是不同的.3.每个进程允许有65536个不同的线性区4.线性区由链表和红黑数保存5. 内存的描述符: 内核线程的内存描述符: 线性区数据结构: 线性区的访问权限: 线性区的查找.插入.分…

进程是操作系统的一个核心概念.每个进程都有自己唯一的标识:进程ID,也有自己的生命周期.一个典型的进程的生命周期如图4-1所示. 进程都有父进程,父进程也有父进程,这就形成了一个以init进程为根的家族树.除此以外,进程还有其他层次关系:进程.进程组和会话. 进程组和会话在进程之间形成了两级的层次:进程组是一组相关进程的集合,会话是一组相关进程组的集合. 这样说来,一个进程会有如下ID: ·PID:进程的唯一标识.对于多线程的进程而言,所有线程调用getpid函数会返回相同的值. ·PGID:进…

逆向映射(reverse mapping)技术有助于从虚拟内存页跟踪到对应的物理内存页: 缺页处理(page fault handling)允许从块设备按需读取数据填充虚拟地址空间. 一.简介 用户虚拟地址空间的管理比内核地址空间的管理复杂: 每个应用程序都有自身的地址空间,与所有其他应用程序分隔开: 通常在巨大的线性地址空间中,只有很少的段可用于各个用户空间进程,这些段彼此有一定的距离,内核需要一些数据结构,来有效地管理这些(随机)分布的段: 地址空间只有极小的一部分与物理内存页直接关联,不经…