第十七章 设备与模块 关于设备驱动与设备管理,我们讨论四种内核成分. 设备类型 模块 内核对象 sysfs 17.1设备类型 在Linux以及所有Unix系统中,设备被分为以下三种类型: 块设备,块设备通常缩写为blkdev,它是可寻址的,寻址以块为单位,块大小随设备不同而不同:块设备通常支持重定位操作,也就是对数据的随机访问.块设备是通过称为"块设备节点"的特殊文件来访问,并且通常被挂载为文件系统. 字符设备,字符设备通常缩写为cdev,它是不可寻址的,仅提供数据的流式访问,就是一个…

LINUX内核设计与实现第三周读书笔记 第一章 LINUX内核简介 1.1 Unix的历史 1969年的夏天,贝尔实验室的程序员们在一台PDR-7型机上实现了Unix这个全新的操作系统. 1973年,整个Unix系统用C语言进行了重写,给后来Unix系统的广泛移植铺平了道路. 伯克利的第一个Unix演化版是1977年推出的1BSD系统. 伯克利真正独立开发的Unix系统是于1979年推出的3BSD系统,支持虚拟内存. 1994年重写了虚拟内存子系统,推出了最终官方版,即4.4BSD. Unix内…

第十八章 调试 18.1准备开始 需要的只是: 一个确定的bug.大部分bug通常都不是行为可靠而且定义明确的. 一个藏匿bug的内核版本. 相关的内核代码的知识和运气. 18.2内核中的bug 内核中的bug多种多样,它们的产生可以有无数的原因,同时他们的表象也变化多端. 从隐藏在源代码中的错误到展现在目击者面前的bug,往往都是经历一系列连锁反应的事件才可能触发. 内核与其他大型的软件项目没有什么太大的不同. 内核有一些独特的问题需要考虑:例如定时限制和竞争条件等,它们都是允许多个线程在内核…

第四章 进程调度 进程在操作系统看来是程序的运行态表现形式. 4.1多任务 多任务操作系统就是能同时并发地交互执行多个进程的操作系统. 多任务操作系统会使多个进程处于堵塞或者睡眠状态.这些任务尽管位于内存,但并不处于可运行状态.相反,这些进程利用内核堵塞自己,直到某一事件发生. 多任务系统可以划分为两类:非抢占式多任务和抢占式多任务. 强制的挂起动作就叫做抢占. 时间片实际上就是分配给每个可运行进程的处理器时间段. 4.2 linux的进程调度 O(1)调度程序 4.3策略 策略决定调度程序在何…

第三章 进程管理 3.1 进程 进程是处于执行期的代码.通常进程还要包含其他资源,像打开的文件.挂起的信号.内核的内部数据.处理器状态.一个或多个具有内存映射的内存地址空间及一个或多个执行线程,当然还包括用来存放全局变量的数据段等. 进程提供两种虚拟机制:虚拟处理器和虚拟内存. 通常,创建新的进程都是为了立即执行新的.不同的程序,而接着调用exec()这组函数就可以创建新的地址空间,并把新的程序载入其中. 3.2 进程描述符以及任务结构 内核把进程的列表存放在叫做任务队列(task list)的…

第七章 链接 链接(linking)是将各种代码和数据部分收集起来并组合成为一个单一文件的过程,这个文件可被加载(或被拷贝)到存储并执行.链接可以执行于编译时(compile time),也就是在源代码被翻译成机器代码时:也可以执行于加载时(load time),也就是在程序被加载器(loader)加载到存储器并执行时:甚至执行于运行时(run time),由应用程序来执行. 理解链接器将帮助你构造大型程序. 理解链接器将帮助你避免一些危险的编程错误. 理解链接将帮助你理解语言的作用域规则是如何…

<Linux内核设计与实现>Chapter 18 读书笔记 一.准备开始 一个bug 一个藏匿bug的内核版本 知道这个bug最早出现在哪个内核版本中. 相关内核代码的知识和运气 想要成功进行调试: 让这些错误重现 抽象出问题 从代码中搜索 二.内核中的bug 1.内核bug的表象: 错误代码 同步时发生的错误,例如共享变量锁定不当 错误的管理硬件 降低所有程序的运行性能 毁坏数据 使得系统处于死锁状态 …… 引用空指针会产生一个oops:垃圾数据会导致系统崩溃. 三.通过打印来调试 内核提供…

<Linux内核设计与实现>Chapter 3 读书笔记 进程管理是所有操作系统的心脏所在. 一.进程 1.进程就是处于执行期的程序以及它所包含的资源的总称. 2.线程是在进程中活动的对象. 3.进程提供两种虚拟机制:虚拟处理器和虚拟内存. 4.内核调度的对象是线程,而不是进程. 二.进程描述符及任务结构 内核把进程的列表存放在叫做任务队列的双向循环链表中.链表中的每一项都是类型为task_struct的进程描述符结构,该结构定义在<linux/sched.h>文件中. 1.分配进…

<Linux内核设计与实现>第四周读书笔记--第五章 20135301张忻 估算学习时间:共1.5小时 读书:1.0 代码:0 作业:0 博客:0.5 实际学习时间:共2.0小时 读书:1.0 代码:0 作业:0 博客:1.0 耗时估计的公式:Y=X+X/N ,Y=X-X/N 5.1 与内核通信57 系统调用在用户空间进程和硬件设备之间添加了一个中间层,该层主要作用有三个: 首先它为用户空间提供了一种硬件的抽象接口,举例来说当需要读写文件的时候,应用程序就可以不去管磁盘类型和介质,甚至不用去管…

<Linux内核设计与实现>Chapter 1 读书笔记 一.Unix的特点 Unix从Multics中产生,是一个强大.健壮和稳定的操作系统. 特点 1.很简洁 2.在Unix系统中,所有的东西都当做文件对待.这种抽象使对数据和对设备的操作都是通过一套相同的系统调用借口来进行的:open(),read(),write(),lseek()和close() 3.Unix内核和相关的系统工具软件用C语言编写而成——该特点使其具备出色的平台可移植性 4.Unix进程创建非常快速简洁,目标在于一次执行…

<Linux内核设计与实现>Chapter 2 读书笔记 一.获取内核源码 1.使用Git 我们曾经在以前的学习中使用过Git方法 $ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6.git 更新分支到Linux的最新分支 $ git pull 可以获取并随时保持与内核官方的代码树一致 2.安装内核源代码 压缩形式为bzip2 $ tar xvjf linux-x.y.z.tar.bz2 压缩…

<Linux内核设计与实现>Chapter 5 读书笔记 在现代操作系统中,内核提供了用户进程与内核进行交互的一组接口,这些接口的作用是: 使应用程序受限地访问硬件设备 提供创建新进程与已有进程进行通信的机制 提供申请操作系统其他资源的能力 一.与内核通信 1.系统调用的作用 系统调用在用户空间进程和硬件设备之间添加了一个中间层,作用是: 为用户空间提供了一种硬件抽象接口: 系统调用保证了系统的稳定和安全,即可以避免应用程序不正确地使用硬件设备,窃取其他进程的资源: 每个进程都运行在虚拟系统中…

1.核心区域进程包括各种内存对象 种内存对象,比方: 1.可运行文件代码能够包括各种内存映射,称为代码段(text section). 2.可运行文件的已初始化全局变量的内存映射,称为数据段(data section). 3.包括未初始化全局变量,也就是bss段的零页(页面中的信息所有为0值,所以能够用于映射bss段等目的)的内存映射. 4.用于进程用户空间栈的内存映射. 5.每个诸如c库或动态链接程序等共享库的代码段.数据段和bss段也会被加载进程的地址空间. 6.不论什么内存映射文件. 7.…

第一章 linux内核简介 每个处理器在任何时间点上的活动必然概括为下列三者: 运行于用户空间,执行用户进程 运行于内核空间,处于进程上下文,代表某个特定的进程执行 运行于内核空间,处于中断上下文,与任何进程无关,处理某个特定的中断 Linux内核与传统的Unix系统之间的差异: linux内核可以抢占 linux内核并不区分线程和其他一般进程 linux提供具有设备类的面向对象的设备模型.热插拔事件,以及用户空间的设备文件系统 linx忽略了一些被认为设计得很拙劣的unix特性,及难以实现的过…

1. 内核调试的难点 重现bug困难 调试风险比较大 定位bug的初始版本困难 2. 内核调试的工具和方法 2.1 输出 LOG 输出LOG不光是内核调试, 即使是在用户态程序的调试中, 也是经常使用的一个调试手段. 通过在可疑的代码周围加上一些LOG输出, 可以准确的了解bug发生前后的一些重要信息. 2.1.1 LOG等级 linux内核中输出LOG的函数是 printk (语法和printf几乎雷同, 唯一的区别是printk可以指定日志级别) printk之所以好用, 就在与它随时都可以…

第五章 系统调用 20135307 张嘉琪 5.1 与内核通信 系统调用在用户空间进程和硬件设备之间添加了一个中间层,该层主要作用有三个: 它为用户空间提供了一种硬件的抽象接口 系统调用保证了系统的稳定和安全,作为硬件设备和应用程序之间的中间人,内核可以基于权限.用户类型和其他一些规则对需要进行的访问进行裁决 在第3章中曾经提到过,每个进程都运行在虚拟系统中,而在用户空间和系统的其余部分提供这样一层公共接口,也是出于这种考虑,如果应用程序可以随意访问硬件而内核又对此一无所知的话几乎就没法实现多任…

视频学习 进程调度与进程调度的时机分析 不同类型的进程有不同的调度需求 第一种分类: --I/O-bound:1.频繁的进行I/O:2.通常会花费很多时间等待I/O操作的完成 --CPU-bound:1.计算密集型:2.需要大量的CPU时间进行计算 第二种分类: --批处理进程:1.不必与用户交互,通常在后台运行:2.不必很快响应:3.典型的批处理程序:编译程序.科学计算 --实时进程:1.有实时需求,不应被低优先级的进程阻塞:2.响应时间要短.要稳定:3.典型的实时进程:视频/音频.机械控制等…

Linux基础入门 一.Linux的基础学习 1.1 Linux的重要基础操作 Linux不同于Windows的纯粹的图形化界面,虽然也有图形桌面的操作但是更多的操作还是通过命令行来进行,当然除了命令行之外还有许多的快捷键提供给大家,方便进行基础的各种操作,所以学习Linux首先就要了解这些方便的操作.我学习到的各种快捷键如下图所示: 1.2 Linux中关于文件的各类操作 学习Linux这样一个操作系统,了解各类文件的管理.移动等就是必须要学习的内容,因此我先学习了通过 cd命令进入到一个文件…

第二周实验 本周学习情况: 学习了X86 cpu的几个寄存器及X86汇编指令: movl %eax,%edx edx=eax %表示一个寄存器,把eax内容放入edx,等号相当于把eax赋值给edx,寄存器寻址: movl $0x123,%edx edx=0x123 立即数是以$开头的数值,把16进制的数值放入edx,立即寻址: movl 0x123,%edx edx=(int32_t)0x123 内存地址16进制的123内存放入edx,把0x123强制转化成32-bit的指针,表示取它的值,直…

第一周实验 尝试创建两个文件,用通配符查找这两个文件:在创建文件的时候,需要同时创建多个文件的方法运行. 根据作业要求,实现一个lilux命令. 根据作业要求添加一个用户loutest,使用sudo创建文件 /opt/forloutest. 路径:进入上一级目录,进入home目录,使用pwd获取当前路径. 使用mkdir创建一个空目录,使用cp复制一个文件到指定的目录,使用rm删除一个文件. 创建一个变量并赋值. 先在shell中设置一个变量,temp=shiyanlou,然后再创建一个子she…

4.1多任务 多任务操作系统:同时并发地交互执行多个进程的操作系统 多任务操作系统会使多个进程处于堵塞或者睡眠状态.这些任务尽管位于内存,但是并不处于可运行状态.这些进程利用内核堵塞自己,直到某一事件发生. 多任务系统可以划分为两类:非抢占式和抢占式. 抢占:强制挂起. 时间片:分配给每个可运行进程的处理器时间段. 4.2 linux的进程调度 4.3策略 策略决定调度程序在何时让什么程序运行. 4.3.1I/O消耗型和处理器消耗型的进程 I/O消耗型:进程的大部分时间用来提交I/O请求或是等待…

进程管理 进程是处于执行期的程序以及相关的资源的总称,也称作任务.执行线程,简称线程,是在进程中活动的对象. 可以两个或两个以上的进程执行同一个程序 也可以两个或两个以上并存的进程共享许多资源 内核调度的对象是线程,而不是进程. 进程描述符及任务结构 内核把进程的列表存放在任务列表(task list)的双向循环链表中. 链表中每一项都是类型为task_struct的进程描述符的结构. 进程描述符中包含的数据能完整地描述一个正在执行的程序: 打开的文件 进程的地址空间 挂起的信号 进程的状态 m…

我学到了路由的定义,路由就是解析URL然后转到相应的执行程序. 我们要为路由提供请求的URL和其他需要的GET及POST参数,随后路由需要根据这些数据来执行相应的代码(这里“代码”对应整个应用的第三部分:一系列在接收到请求时真正工作的处理程序). 因此,我们需要查看HTTP请求,从中提取出请求的URL以及GET/POST参数.这一功能应当属于路由还是服务器(甚至作为一个模块自身的功能)确实值得探讨,但这里暂定其为我们的HTTP服务器的功能. 我们需要的所有数据都会包含在request对象中,该对…

<Linux内核设计与实现>第八周读书笔记——第四章 进程调度 第4章 进程调度35 调度程序负责决定将哪个进程投入运行,何时运行以及运行多长时间,进程调度程序可看做在可运行态进程之间分配有限的处理器时间资源的内核子系统.只有通过调度程序的合理调度,系统资源才能最大限度地发挥作用,多进程才会有并发行的效果. 调度程序没有太复杂的原理,最大限度地利用处理器时间的原则是只要有可以执行的进程,那么就总会有进程正在执行,但是只要系统中可运行的进程的数目比处理器的个数多,就注定某一给定时刻会有一些进程不…

<Linux内核设计与实现>第六周读书笔记——第三章 20135301张忻估算学习时间:共2.5小时读书:2.0代码:0作业:0博客:0.5实际学习时间:共3.0小时读书:2.0代码:0作业:0博客:1.0耗时估计的公式:Y=X+X/N ,Y=X-X/N 第3章 进程管理20 3.1 进程20 进程就是处于执行期的程序(目标码存放在某种存储介质上),但进程并不仅仅局限于一段可执行程序代码.通常进程还要包含其他资源,像打开的文件,挂起的信号,内核内部数据,处理器状态,一个或多个具有内存映射的内存…

Linux内核设计(第一周)——从汇编语言出发理解计算机工作原理 计算机工作原理 汇编指令 C语言代码汇编分析 by苏正生 原创作品转载请注明出处 <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 从2月22日起,本学期的linux课程开始了.通过这两天的学习,觉得孟宁老师讲的真不错,条理清晰,举例适当.本周从计算机工作原理出发,回顾了冯诺依曼计算机结构,也回顾了汇编寄存器.汇编指令.C语言程序的汇编分析技巧,很…

<Linux内核设计与实现>课本第十八章自学笔记 By20135203齐岳 通过打印来调试 printk()是内核提供的格式化打印函数,除了和C库提供的printf()函数功能相同外还有一些资深的特殊功能 健壮性 在任何时候内核的任何地方都能调用printk()函数,只有在终端还未初始化的时候不能调用. 在中断上下文和进程上下文中被调用 在任何持有锁时被调用 在多处理器上同时被调用,并且不必使用锁. 解决办法是提供一个变体函数early _ printk(),但这种办法在某些硬件体系结构上无法…

Linux内核设计第一周 ——从汇编语言出发理解计算机工作原理 作者:宋宸宁(20135315) 一.实验过程 图1 编写songchenning5315.c文件 图2 将c文件汇编成32位机器语言 图3 将.s文件中的链接语句删除,获得最后的汇编代码 二.分析堆栈变化情况 三.总结 阐明对“计算机是如何工作的”的理解. ①计算机是依据冯诺依曼体存储结构,依据其核心思想——存储程序计算机工作模型,按程序编排的顺序,一步一步地取出指令,自动地完成指令规定的操作. ②从硬件的角度看,是通过总线连接C…

Linux内核设计第二周 ——操作系统工作原理 作者:宋宸宁(20135315) 一.实验过程 图1 执行效果 从图中可以看出,每执行my_ start_ kernel函数两次或一次,my_ time_ hander函数执行一次. 图2 mymain.c文件关键代码部分 图3 myinterrupt.c文件关键代码部分 二.分析分析进程的启动和进程的切换机制(分析见注释) 1.myinterrupt.c /* * linux/mykernel/myinterrupt.c * * Kernel i…

Linux内核设计第三周 ——构造一个简单的Linux系统 一.知识点总结 计算机三个法宝: 存储程序计算机 函数调用堆栈 中断 操作系统两把宝剑: 中断上下文的切换 进程上下文的切换 linux内核源代码分析 arch/目录保存支持多种CPU类型的源代码 其中的关键目录包括:Documentation.drivers.firewall.fs(文件系统).include init目录:含有main.c,内核启动相关的代码基本都在init目录下 start_kernal()函数为启动函数,初始化内…