摘要：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），它要存储在一个缓冲区中；每个缓冲区与一个块对应，缓冲区相当于是磁盘块在内存中的表示；块大小不超过一个页面，... 阅读全文

摘要：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；struct inode {}目录项对象：代表一个目录项，路径的一个组成部分；struct dentr... 阅读全文

摘要：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……系统中每一个物理页都要分配这样一个结构体，进行内存管理。二 区 Linux内存寻址存在问题：一些硬件只能用 阅读全文

摘要：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；通过静态预处理定义的——HZ；系统启动按照HZ值对硬件进行设置。体系结构不同，HZ值也不同；HZ可变的。 //内核... 阅读全文

摘要：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 = 4atomic_add(2,&v); // v = v + 2 = 6atomic_inc(&v); // v = v + 1 = 7//实现原子操作函数实现static inline void atomic_add(int i, atomic_t *v){ unsigned lon... 阅读全文

摘要：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，打断当前正在执行的代码； l 内核抢占：当前任务被抢占； l 进程睡眠：唤醒调度... 阅读全文

摘要：一 中断 硬件通过中断与操作系统进行通信，通过对硬件驱动程序处注册中断处理程序，快速响应硬件的中断。硬件中断优先级很高，打断当前正在执行的程序。有两种情况： 硬件中断在中断处理程序中处理 硬件中断延后再进行处理 这个具体硬件相关，在中断处理程序中处理，打断了当前正在执行的程序；所有中断都将被屏蔽；如果占用时间太长不合适，造成系统交互性，反应能力都会受到影响。 需要在其中判断平衡： 如果一个任务对时间非常敏感，将其放在中断处理程序中执行； 如果一个人和和硬件相关，将其放在中断处理程序中执行； 如果一个任务要保证不被其他中断打断，将其放在中断处理程序中执行； 其余情况考虑延后机制中执行——下... 阅读全文

摘要：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 系统调用 用户空间的进程和内核空间程序如何进行交互？——系统调用 l 为用户空间提供统一的抽象接口... 阅读全文

摘要：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程分级的调度。 时间片：表明进程被抢占前所能持续运行的时间，规定一个默认的时间片。时间片过长导致系统交互性 阅读全文

摘要：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 分配进程描述符 当进程由于中断或系统调用从用户态转换到内核态时，进程所使用的栈也要从用户栈切换到内核栈... 阅读全文

摘要：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。内核中暂且不需要执行的系统进程可以被调出或者撤销。微内核便于移植和充分利用RAM，但开销大效率是个问题。 宏内核：Lin.. 阅读全文