Linux 0.11源码阅读笔记-总结

总结

Linux 0.11主要包含文件管理和进程管理两个部分。进程管理包括内存管理、进程管理、进程间通信模块。文件管理包含磁盘文件系统，打开文件内存数据。磁盘文件系统包括空闲磁盘块管理，文件数据块的管理，文件元数据的管理，树形结构目录。打开文件内存数据包括文件描述符表、file文件表、inode节点表。

中断过程

• 每个进程有一个用户栈和一个进程栈，中断调用导致用户栈切换到内核栈，中断返回导致内核栈切换到用户栈
  • INT指令中调调用时，用户态运行状态被保存到内核栈中
  • IRET指令中断返回时，恢复用户态运行状态信息，包括用户栈地址信息
• 系统调用基于int 80软中断实现，80中断程序根据系统调用号调用相应的函数，如sys_read、sys_write
• 时间片轮转进程调度基于时钟中断实现，进程时间片用完时，发生时钟中断，中断程序转而运行调度程序
• 进程调度的实质是运行状态之间的切换，被选中运行的程序，将被选中进程的运行状态信息复制到硬件寄存器中，运行被选中程序

内存管理

• 分页内存管理包括空闲块的管理、进程基于页表管理已分配的物理内存；分段内存管理通过段表（LDT）管理分段内存信息。
• 地址翻译经过段号：偏移—>线性地址—>物理地址的二次转换过程，设置好段表（LDTR）和页表（PTBR)信息后，内存管理单元（MMU）自动完成地址翻译过程。

文件管理

磁盘数据结构

• 磁盘空闲块的管理，可以通过链表、位图、成组链接法等。
• 文件数据块的管理，通过类似页表的结构维护文件逻辑块到磁盘物理块之间的映射
• 磁盘文件的管理，通过inode数组维护所有文件信息，inode记录对应的文件信息
• 树形目录结构，目录数据文件包含子文件名—>子文件inode号的映射关系，从而形成树形目录结构。

打开文件的内存数据结构

• inode表，记录文件的inode数据，用磁盘上文件inode数据基本一致
• file表，记录打开文件的信息，维护进程对文件的操作状态，如读写偏移
• 文件描述符表，记录进程打开的文件集合，表项是文件表的下标索引
• fork后父子进程文件描述符表相同；不同进程打开同一文件，具有不同的file数据，即拥有不同的读写偏移。

高速缓冲

• 空闲缓冲区的管理，使用空闲链表
• 已分配缓冲区的管理，为加快访问速度，使用哈希表，哈希函数的输入是设备号和磁盘块号
• 脏缓冲块数据的写盘，缓冲块需要重新缓存其它磁盘块的数据时，对于旧的数据，如果具有脏数据（dirt位为1），则写入磁盘

块驱动程序

• 通过设备表管理块设备，表项记录设备的请求队列地址，处理请求函数地址。
• 请求队列维护所有对磁盘的读写请求，所有读写请求被放到请求队列中
• 设备中断处理程序，不断处理请求队列中的读写请求