一 块I/O基本概念 字符设备:按照字符流的方式被有序访问的设备.如串口.键盘等. 块设备:系统中不能随机(不需要按顺序)访问固定大小的数据片(chunk 块)的设备. 如:硬盘.软盘.CD-ROM驱动器.闪存等.都是通过以安装文件系统的方式使用. 块设备的组成: 扇区:是块设备中最小的可寻址单元(常见大小512字节):是块设备的基本寻址和操作单元. 块:是文件系统最小逻辑可寻址单元,文件系统的抽象,只能通过块访问文件系统.通常包含多个扇区. 当一个块被调入内存时(读入后或等待写出时),它要存储…

一 页 内核把物理页作为内存管理的基本单位:内存管理单元(MMU)把虚拟地址转换为物理 地址,通常以页为单位进行处理.MMU以页大小为单位来管理系统中的也表. 32位系统:页大小4KB 64位系统:页大小8KB 内核用相应的数据结构表示系统中的每个物理页: <linux/mm_types.h> struct page {} 内核通过这样的数据结构管理系统中所有的页,因此内核判断一个页是否空闲,谁有拥有这个页 ,拥有者可能是:用户空间进程.动态分配的内核数据.静态内核代码.页高速缓存…… 系统中…

一 用户空间和内核空间 Linux内核将这4G字节虚拟地址空间的空间分为两部分: l  将最高的1G字节(从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF),供内核使用,称为“内核空间”. l  将较低的3G字节(从虚拟地址 0x00000000到0xBFFFFFFF),供各个进程使用,称为“用户空间). 因为每个进程可以通过系统调用进入内核,因此Linux内核由系统内的所有进程共享.于是从具体进程的角度来看, 每个进程可以拥有4G字节的虚拟空间.如此划分提供对系统内核安全保护机制. 二 系…

内核与操作系统: 内核是操作系统的核心部分,包含了系统运行的核心过程,决定系统的性能,操作系统启动内核被装入到RAM中: 操作系统与底层硬件设备交互和为运行应用程序提供执行环境. Linux内核与微内核比较: 微内核:内核只需要一个很小的函数集,通常包括几个同步原语,一个简单的调度程序和进程间通信机制. 运行在微内核之上的几个系统进程实现系统级功能:内存分配,设备驱动程序……完全的模块化进程.任何操作 系统层都是独立的程序模块,通过模块化的方法定义明确清晰的软件接口与其它层交互.内核中暂且不需要…

一 进程与线程 进程就是处于执行期的程序,包含了独立地址空间,多个执行线程等资源. 线程是进程中活动的对象,每个线程都拥有独立的程序计数器.进程栈和一组进程寄存器. 内核调度的对象是线程而不是进程.对Linux而言,线程是特殊的进程. 二 进程描述符及任务结构 内核使用双向循环链表的任务队列来存放进程,使用结构体task_struct来描述进程所有信息. 1 进程描述符task_struct struct task_struct {}结构体相当大,大约1.7K字节.大概列出一些看看: 2 分配进…

虚拟文件系统 虚拟文件系统:内核子系统VFS,VFS是内核中文件系统的抽象层,为用户空间提供文件系统相关接口: 通过虚拟文件系统,程序可以利用标准Linux文件系统调用在不同的文件系统中进行交互和操作. VFS作为抽象层: 文件系统被安装在一个特定的安装点上,该安装点在全局层次结构中被称作命名空间, 所有的已安装文件系统都作为根文件系统树的枝叶出现在系统中. 文件系统主要的对象: 超级块对象:代表一个已安装文件系统:struct super_block {} 索引节点对象:代表一个文件:stru…

进程调度: 在可运行态进程之间分配有限处理器时间资源的内核子系统. 一 调度策略 1 进程类型 I/O消耗型进程:大部分时间用来提交I/O请求或是等待I/O请求,经常处于可运行状态,但运行时间短,等待请求过程时处于阻塞状态.如交互式程序. 处理器消耗型进程:时间大都用在执行代码上,除非被抢占否则一直不停的运行. 综合型:既是I/O消耗型又是处理器消耗型. 调度策略要在:进程响应迅速(响应时间短)和最大系统利用率(高吞吐量)之间寻找平衡. 2 调度概念 优先级:基于进程价值和对处理器时间需求进行进…

一 内核中的时间观念 内核在硬件的帮助下计算和管理时间.硬件为内核提供一个系统定时器用以计算流逝的时间.系 统定时器以某种频率自行触发,产生时钟中断,进入内核时钟中断处理程序中进行处理. 墙上时间和系统运行时间根据时钟间隔来计算. 利用时间中断周期执行的工作: 更新系统运行时间: 更新实际时间: 在smp系统上,均衡调度程序中各处理器上运行队列: 检查当前进程是否用尽了时间片,重新进行调度: 运行超时的动态定时器: 更新资源消耗和处理器时间的统计值: 二 节拍率 系统定时器的频率:通过静态预处理…

一 临界区和竞争条件 临界区:访问和操作共享数据的代码段. 竞争条件:多个执行线程处于同一个临界区中. 处于竞争条件:造成访问的数据或者资源不一致状态: 对资源i的访问:ProcessA和B访问后得到正确的结果应该是9: 进程是并发执行,有可能得到的结果是:8 防止这种情况的发生:保证对资源的访问原子操作. 二 加锁 锁:采用原子操作实现,原子操作不存在竞争. 造成并发原因: l  中断:随时可以打断当前执行的进程代码: l  软中断和tasklet:任何时刻能唤醒调度软中断和tasklet,打…

一 原子操作 指令以原子的方式执行——执行过程不被打断. 1 原子整数操作 原子操作函数接收的操作数类型——atomic_t //定义 atomic_t v;//初始化 atomic_t u = ATOMIC_INIT(0); //操作 atomic_set(&v,4); // v = 4 atomic_add(2,&v); // v = v + 2 = 6 atomic_inc(&v); // v = v + 1 = 7 //实现原子操作函数实现 static inline vo…