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…
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)…
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…
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…
作者 彭东林 pengdonglin137@163.com 软件 Host: Ubuntu14.04 64 Qemu 2.8.0 Linux 2.6.24 busybox 1.24.2 gcc 4.4.7 概述 为了尽量还原<深入Linux内核架构>这本书的环境,我下载了Linux 2.6.24,由于这个内核版本比较老,所以用最新的gcc编译会有问题,所以需要安装一个比较老的gcc,从该内核的README得知,gcc的版本最少应该是3.2. 正文 一.安装GCC 使用apt-cache sea…
进程地址空间的布局 <mm_types.h> <mm_types.h> struct mm_struct { ... unsigned long (*get_unmapped_area) (struct file *filp,unsigned long addr, unsigned long len,unsigned long pgoff, unsigned long flags); ... unsigned long mmap_base; /* mmap区域的基地址 */ uns…
页表:用于建立用户进程空间的虚拟地址空间和系统物理内存(内存.页帧)之间的关联. 向每个进程提供一致的虚拟地址空间. 将虚拟内存页映射到物理内存,因而支持共享内存的实现. 可以在不增加物理内存的情况下,将页换出到块设备来增加有效的可用内存空间. 内核内存管理总是假定使用四级页表. 3.3.1 数据结构 内核源代码假定void *和unsigned long long类型所需的比特位数相同,因此他们可以进行强制转换而不损失信息.即:假定sizeof(void *) == sizeof(unsign…
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…