随笔分类 - 操作系统笔记
极客时间--操作系统实战45讲https://time.geekbang.org/column/article/369502
摘要：进程加工处理的数据就是进程的劳动成果，这个“劳动成果”如何表示、如实组织、又放在哪里呢？这些问题都会在讲解文件系统的过程中得到解答 先来搞清楚什么是文件系统，然后解决文件系统如何组织文件，最后对文件系统进行设计并抽象成数据结构。 什么是文件系统 我们经常在计算机上听 APE 音乐、看 4K 视频、阅
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摘要：本节了解下Linux是如何管理设备的，将从Linux如何组织设备开始，然后研究设备相关的数据结构，最后写一个Linux设备驱动实例。 感受一下Linux下的设备信息 Linux的设计哲学是一起皆是文件，各种设备在Linux系统下都是一个个文件，但这个文件并不对应磁盘上的数据文件，而是对应存在内存当中
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摘要：
上一讲实现了建立设备的接口，相当于制定了部门的相关法规，只要遵循这些法规就能建立一个部门。一个部门的职责不难确定，它应该能对上级下发的任务作出响应，并完成相关工作，而这对应到设备，就是如何处理内核的I/O包。 首先，需要搞清楚什么是I/O包，然后实现内核向设备发送I/O包的工作，最后完成一个驱动实例
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上一讲实现了建立设备的接口，相当于制定了部门的相关法规，只要遵循这些法规就能建立一个部门。一个部门的职责不难确定，它应该能对上级下发的任务作出响应，并完成相关工作，而这对应到设备，就是如何处理内核的I/O包。 首先，需要搞清楚什么是I/O包，然后实现内核向设备发送I/O包的工作，最后完成一个驱动实例
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摘要：在上节课里，我们对设备进行了分类，建立了设备与驱动的数据结构，同时也规定了一个驱动程序应该提供哪些标准操作方法，供操作系统内核调用。这相当于设计了行政部门的规章制度，一个部门叫什么，应该干什么，这些就确定好了。 本节继续探索部门的建立，也就是设备在内核中是如何注册的。我们先从全局了解一下设备的注册流
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摘要：计算机的结构 计算机结构示意图： 主板上的各种芯片并非独立存在，而是以总线为基础连接在一起的，各自完成自己的工作，又能相互打配合，共同实现用户要求的功能。 如何管理设备 前面的学习中宏，实现了管理内存和进程，其实进程从正面看它是管理应用程序的，反过来看它也是管理CPU的，它能使CPU的使用率达到最大
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摘要：Linux如何表示进程 在Cosmos中，设计了一个thread_t数据结构来代表一个进程，Linux也同样是用一个数据结构表示进程。 Linux进程的数据结构 在Linux系统下，把运行中的应用程序抽象成一个数据结构task_struct，一个应用程序所需要的各种资源，如内存、文件等都包含在tas
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摘要：上节我们设计了Cosmos的进程调度器，但只有进程调度器是不够的，因为调度器它始终只是让一个进程让出CPU，切换到它选择的下一个进程上去。 结合进程生命周期，在多进程调度方面，还需要实现进程的等待与唤醒机制 进程的等待与唤醒 进程得不到所需的资源时就会进入等待状态，直到这种资源可用，才会被唤醒。那进
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摘要：为什么需要多进程调度 1、CPU 同一时刻只能运行一个进程，而 CPU 个数总是比进程个数少，这就需要让多进程共用一个 CPU，每个进程在这个 CPU 上运行一段时间。 2、当一个进程不能获取某种资源，导致它不能继续运行时，就应该让出 CPU。 也可将第1点中的CPU时间视为一种资源，这样可以合并成
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摘要：本节将了解操作系统里一个层次非常高的组件--进程，它非常依赖于内存管理、中断、硬件体系结构 在Linux终端中输入ps命令，就可以看到系统中有多少个进程，它会打印出具体进程的数据，如创建进程和用户、进程ID、使用CPU的百分比，进程运行状态，进程的建立时间、进程的运行时间、进程名等，这些数据综合起来
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摘要：在Linux系统中比页更小的内存对象要怎么分配呢？ -- SLAB，学习下SLAB分配器的原理和实现 SLAB 与Cosmos物理页面管理器一样，Linux中的伙伴系统是以页面为最小单位分配到，现实更多要以内核对象为单位分配内存，其实更具体一点说，就是根据内核对象的实例变量大小来申请和释放内存空间，
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摘要：在Linux系统中，用来管理物理内存页面的伙伴系统，以及负责分配比页更小的内存对象的SLAB分配器 本节先讲解Linux是如何管理内存页面的，何为伙伴系统 ###伙伴系统 伙伴系统源于 Sun 公司的 Solaris 操作系统，是 Solaris 操作系统上极为优秀的物理内存页面管理算法。 那 Li
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摘要：上节课，已经建立了虚拟内存的开始流程，本节将来实现虚拟内存的核心功能：写出分配、释放虚拟地址空间的代码，最后实现虚拟地址空间到物理地址空间的映射。 ###虚拟地址的空间的分配与释放 整个虚拟地址空间是由一个个虚拟地址区间组成，那分配一个虚拟地址空间就是在整个虚拟地址空间分割出一个区域，而释放一块虚拟
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摘要：一个应用往往拥有很大的连续地址空间，并且每个应用都是一样的，只有在运行时才能分配到真正的物理内存，在操作系统中这称为虚拟内存。 那操作系统要怎样实现虚拟内存呢？这节课，我们先进行虚拟地址空间的划分，搞定虚拟内存数据结构的设计，下节来实现虚拟内存的核心功能。 ###虚拟地址空间的划分 虚拟地址就是逻辑
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摘要：我们建立了物理内存页面管理器，它既可以分配单个页面，也可以分配多个连续的页面，还能指定在特殊内存地址区域中分配页面。 但物理内存页面管理器一次分配至少一个页面，而对内存分页也是一个页面4K，即4096字节，对于小于一个页面的内存分配请求，它无能为力，那如果要实现小于一个页面的内存分配请求，要怎么办呢
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摘要：本节将依赖前面建好的数据结构，实现内存页面管理算法 ###内存页的分配 如果让实现一次只分配一个页面，那只需要写一个循环代码，在其中遍历出一个空闲的msadsc_t结果，就可以返回了，这个算法就结束了， 但内存管理器要为内核、驱动，还有应用提供服务，它们对请求内存页面的多少、内存页面是不是连续，内存
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摘要：上节确定了使用分页方式管理内存，并且设计了表示内存页、内存区相关的内存管理数据结构，但还没有在内存中建立相应的实体变量 本节将讲解在内存中建立数据结构对应的实例变量，搞定内存页的初始化问题。 ###初始化 在前面的课程中，在hal层初始化中，初始化了从二级引导器中获取的内存布局信息，即e820map
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摘要：本节先解决内存的划分方式和内存页的表示、组织问题，设计好数据结构 ###分段还是分页 从内存管理角度，分析分段和分页的优缺点： 第一点 从表示方式和状态确定角度考虑。 段的长度大小不一，用什么数据结构表示一个段，如何确定一个段已经分配还是空闲呢？而页的大小固定，我们只需用位图就能表示页的分配与释放。
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摘要：本节树立启动的整体流程，重点解读Linux上GRUB是怎样启动，以及内核里的“实权人物”-- vmlinuz内核文件是如何产生和运转的。 ###全局流程 在机器加电后，BIOS会进行自检，然后由BIOS加载引导设备中引导扇区。在安装有Linux操作系统的情况下，在引导扇区里，通常是安装的GRUB的一
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摘要：前面我们为调用Cosmos 的第一个C函数hal_start做了大量的工作，本节要让操作系统Cosmos里的第一个C语言真正跑起来。 继续在hal_start函数里，首先执行板级初始化，其实就是hal层(硬件抽象层，下同)初始化，其中执行了平台初始化、hal层的内存初始化、中断初始化，最后进入到内核
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摘要：上一节讲道二级引导器不做具体的加载任务，而是主要解析内核文件、收集机器环境信息，那具体做些什么事呢？ 在二级引导器中，要检查CPU是否支持64位的工作模式、收集内存布局信息，查看是不是符合我们操作系统的最低运行要求，还要设置操作系统需要的MMU页表、设置显卡模式、释放中文字体文件等。 ###检查与收
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