模块 1.概念:  如果让LINUX Kernel单独运行在一个保护区域,那么LINUX Kernel就成为了“单内核”.    LINUX Kernel是组件模式的,所谓组件模式是指:LINUX Kernel在运行时,允许“代码”动态的插入或者移出Kernel.    所谓模块是指:相关的一些子程序,数据.入口点和出口点共同组合成的一个单一的二进制映像,也就是一个可装载的Kernel目标文件.    模块的支持,使得系统可以拥有一个最小的内核映像,并且通过模块的方式支持一些可选的特征和驱动程序…

Linux内核设计与实现  读书笔记: http://www.cnblogs.com/wang_yb/tag/linux-kernel/ <深入理解LINUX内存管理> http://blog.csdn.net/yrj/article/category/718110 Linux内存管理和性能学习笔记(一) :内存测量与堆内存  第一篇 内存的测量 2.1. 系统当前可用内存 # cat /proc/meminfoMemTotal:        8063544 kBMemFree:      …

linux内核分析第四周学习笔记 标签(空格分隔): 20135328陈都 陈都 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 # 上周回顾: installing 如何安装内核源代码 make mrproper 清理安装时生成的中间代码 启动Linux内核的三个参数: kernel initrd root所在分区.目录 gdb (gdb)file linux-3.18.6/vmlin…

linux内核分析第二周学习笔记 标签(空格分隔): 20135328陈都 陈都 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 1.函数调用堆栈 1.1小结 三把宝剑: 存储程序计算机 函数调用堆栈 中断机制 1.2堆栈 堆栈是C语言程序运行时必须的一个记录调用路径和参数的空间 函数条用框架 传递参数 保存返回地址 提供局部变量空间 C代码中嵌入汇编代码的写法 0. 内嵌汇编语法 as…

linux内核分析第一周学习笔记 标签(空格分隔): 20135328陈都 陈都 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 1.1冯诺依曼体系结构:即具有存储程序的计算机体系结构 目前大多数拥有计算和存储功能的设备其核心构造均为冯诺依曼体系结构 实验截图及理解…

内核简介  本篇简单介绍内核相关的基本概念. 主要内容: 单内核和微内核 内核版本号 1. 单内核和微内核   原理 优势 劣势 单内核 整个内核都在一个大内核地址空间上运行. 1. 简单.2. 高效:所有内核都在一个大的地址空间上,所以内核各个功能之间的调用和调用函数类似,几乎没有性能开销. 一个功能的崩溃会导致整个内核无法使用. 微内核 内核按功能被划分成各个独立的过程.每个过程独立的运行在自己的地址空间上. 1. 安全:内核的各种服务独立运行,一种服务挂了不会影响其他服务. 内核各个服务之…

第三章 进程管理 1. fork系统调用从内核返回两次: 一次返回到子进程,一次返回到父进程 2. task_struct结构是用slab分配器分配的,2.6以前的是放在内核栈的栈底的:所有进程的task_struct连在一起组成了一个双向链表 3. 2.6内核的内核栈底放的是thread_info结构,其中有指向task_struct的指针: 4. current宏可以找到当前进程的task_struct:X86是通过先找到thread_info结构,而PPC是有专门的寄存器存当前task_s…

北京电子科技学院 20135310陈巧然 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 一.视频笔记 二.实验:汇编一个简单C程序,分析其汇编指令执行过程 利用实验楼实验环境 2.源代码main.c 3.生成的汇编代码main.s 三.汇编指令执行过程分析 四.总结理解 该部分内容在曾经的汇编基础课和信息安全系统设计基础课中反复学习过,是计算机工作原理的基础部分. 计算机可抽象理解为由…

第十七章 设备与模块 关于设备驱动和设备管理,四种内核成分 设备类型:在所有unix系统中为了统一普通设备的操作所采用的分类 模块:Linux内核中用于按需加载和卸载目标代码的机制 内核对象:内核数据结构中支持面向对象的简单操作,还支持维护对象之间的父子关系 sysfs:系统中设备树的一个文件系统 17.1 设备类型 块设备 可寻址的,寻址以块为单位,块的大小随设备的不同而不同.块设备通常支持重定位操作,也就是对数据的随机访问 字符设备 不可寻址,仅提供数据的流式访问,就是一个个字符或字节.与块…

Linux实践二--内核模块的编译 标签(空格分隔): 20135328陈都 理解内核的作用 Linux内核[kernel]是整个操作系统的最底层,它负责整个硬件的驱动,以及提供各种系统所需的核心功能,包括防火墙机制.是否支持LVM或Quota等文件系统等等,如果内核不认识某个最新的硬件,那么硬件也就无法被驱动,你也就无法使用该硬件. 计算机真正工作的东西其实是硬件,例如数值运算要使用到CPU.数据储存要使用到硬盘.图形显示会用到显示适配器.音乐发声要有音效芯片.连接Internet 可能需要网…

赵瀚青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 一.概述 第一周的学习内容主要是基础的计算机工作的相应知识,主要学习了三个知识点 存储程序计算机工作模型 X86汇编基础 汇编一个简单的c程序并分析汇编指令执行过程 二.存储程序计算机的工作模型 最基础的就是冯诺依曼体系结构 冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼理论的要点是:数字计算机的数制采用二进制:计算机应该按照程序顺序执行. 三.X86汇…

赵瀚青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 一.计算机的三个法宝 存储程序计算机 函数调用堆栈 中断机制 二.堆栈 1.堆栈的空间分配 栈:由操作系统自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等.其操作方式类似于数据结构中的栈. 堆: 一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收,分配方式倒是类似于链表. 2.堆栈缓存方式 栈使用的是一级缓存, 他们通常都…

赵瀚青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 概述 本周的内容主要是讲解系统调用中的一些步骤,主要有三步,而主要是采用中断机制,也是老师讲解的重点,而实验的内容则是用汇编代码代替一下系统调用的C代码,看能不能产生相同的结果,总体来说本周学习难度不大,但是通过看视频,看书,做实验,感觉学到了很多东西. 课本内容 一.用户态.内核态和中断处理过程 用户态和内核态 CPU指令执行级别 内…

第一周 计算机是如何工作的 第一节 存储程序计算机工作模型 1.冯·诺依曼结构模型:冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构,是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构.程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,因此程序指令和数据的宽度相同. 2.CPU可以抽象成一个for循环,总是从内存中执行下一条指令. 内存:保存指令数据 CPU:解释执行指令.数据 内存与CPU通过总线连接. API:应用程序编程接口 ABI:二进制(指令编码)接口 例如:32位计算机X86,EIP…

第二周 操作系统是如何工作的 第一节 函数调用堆栈 存储程序计算机:是所有计算机基础的框架 堆栈:计算机中基础的部分,在计算机只有机器语言.汇编语言时,就有了堆栈.堆栈机制是高级语言可以运行的基础. 计算机“三宝”:存储程序计算机.函数调用堆栈和中断机制. 堆栈是C语言程序运行时必须的一个记录调用路径和参数的空间 函数调用框架(eg:enter.leave ) 传递参数(32位,通过堆栈来传递参数) 保存返回地址(用eax) 提供局部变量空间 等等 ♦ C语言编译器对堆栈的使用有一套的规则,不同…

20135313吴子怡.北京电子科技学院 chapter 1 知识点梳理 第一节 存储程序计算机工作模型 1.冯诺依曼体系结构:即具有存储程序的计算机体系结构.目前大多数拥有计算和存储功能的设备(智能手机.平板.计算机等)其核心构造均为冯诺依曼体系结构 a.从硬件来看:CPU与内存通过主线连接,CPU上的IP(可能是16.32.64位)总指向内存的某一块区域:IP指向的CS(代码段)也在内存中:CPU总是执行IP指向的指令. b.从软件来看:API(应用程序编程接口,与编程人员)与ABI(程序与…

20135313吴子怡.北京电子科技学院 chapter 1 知识点梳理 (一)计算机是如何工作的?(总结)——三个法宝 ①存储程序计算机工作模型,计算机系统最最基础性的逻辑结构: ②函数调用堆栈,高级语言得以运行的基础,只有机器语言和汇编语言的时候堆栈机制对于计算机来说并不那么重要,但有了高级语言及函数,堆栈成为了计算机的基础功能: enter pushl %ebp movl %esp,%ebp leave movl %ebp,%esp popl %ebp 函数参数传递机制和局部变量存储 ③中…

陈巧然 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 一.使用实验楼的虚拟机, 观察只有一个死循环的mykernel与时钟中断的关系 步骤:cd LinuxKernel/linux-3.9.4 qemu -kernel arch/x86/boot/bzImage 执行效果如下图 Paste_Image.png 现在查看mymain.c: Paste_Image.png 再查看myin…

陈巧然原创作品 转载请注明出处 <Linux内核分析>MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000 实验目的: 使用库函数API和C代码中嵌入汇编代码两种方式使用同一个系统调用,理解系统调用的工作机制. 实验过程: 本文实验使用亚马逊云计算平台(AWS)Ubuntu 14.04.2 LTS 64bit   本文实验选择24号和47号系统调用,分别获取当前用户uid(用户ID)和gid(组ID),即模拟Linux系统“id”命令.…

一.Linux内核相对于传统的UNIX内核的比較: (1):Linux支持动态内核模块. 虽然Linux内核也是总体式结构,但是同意在须要的时候动态哦卸除(rmmod xxx)和载入内核模块(insmod  xxx.ko). (2):Linux支持对称多处理(SMP)机制,虽然很多UNIX的变体也支持SMP.可是传统的UNIX并不支持这样的机制. (3):Linux内核能够抢占(preemptive).在Linux 2.4以及曾经的版本号都是不支持内核抢占的.在Linux 2.6以及以后就支持了…

页高速缓存是Linux内核实现磁盘缓存.磁盘告诉缓存重要源自:第一,访问磁盘的速度要远远低于访问内存. 第二,数据一旦被访问,就很有可能在短期内再次被访问到.这种短时期内集中访问同一片数据的原理称作临时局部原理. 一.缓存手段 1.1 写缓存 通常来讲缓存一般实现成三种策略: ①不缓存 ②写操作将自动更新内存缓存 ③Linux采用的回写.程序写进缓存 1.2 缓存回收 1.最近少用原则:简称LRU,LRU回收需要跟踪每个页面的访问踪迹,以便能回收最老时间戳的页面. 2.双链策略:Linux实现的…

一.原子操作 原子操作可以保证指令以原子的方式执行----执行过程不被打断. 1.1 原子整数操作 针对整数的原子操作只能对atomic_t类型的数据进行处理. 首先,让原子函数只接收atomic_t类型的操作数,可以确保原子操作只与这种特殊类型数据一起使用,并且不会被其他人使用. 使用atomic_t类型确保编译器不对,相应的值进行访问优化. 在不同体系结构上实现原子操作的时候,使用atomic_t可以屏蔽其间的差异 atomic_t类型定义在文件<linux/types.h> 中 type…

内核数据结构 Linux内核实现了这些通用数据结构,而且提倡大家在开发时重用. 内核开发者应该尽可能地使用这些数据结构,而不要自作主张的山寨方法. 通用的数据结构有以下几种:链表.队列.映射和二叉树 一.链表 1.1 单向链表和双向链表 链表是Linux中最简单.最普通的数据结构. 最简单的数据结构表示一个链表: /* 一个链表中的一个元素 */ struct list_element { void *data; /* 有效数据 */ struct list_element *next; /*…

一.Linux内核中的一些基本概念 内核空间:内核可独立于普通应用程序,它一般处于系统态,拥有受保护的内存空间和访问硬件设备的所有权限.这种系统态和被保护起来的内存空间,称为内核空间. 进程上下文:当应用程序执行一条系统调用,通过系统调用运行在内核空间,而内核被称为运行在进程上下文中. 当你开发内核代码时,有一个重要的论坛是linux kernel mailing list(常缩写为lkml),你可以在http://vger.kernel.org上订阅邮件. 二.内核的一些常用的准备和操作 2.…

系统调用 内核提供了用户进程和内核交互的接口,使得应用程序可以受限制的访问硬件设备. 提供这些接口主要是为了保证系统稳定可靠,避免应用程序恣意妄行. 一.内核通信 系统调用在用户空间进程和硬件设备之间添加中间才能.作用有三: 为用户空间提供一种硬件的抽象接口.无需理会物理结构是怎么样的. 系统调用保证了系统的稳定和安全.内核可以有选择的对其访问进行控制. 每个进程都运行在虚拟系统中,用户空间和系统的其余部分提供这样一层公共接口. 二.API.POSIX和C库 API:应用程序不需要访问内核,编程…

一.通用文件系统接口 Linux通过虚拟文件系统,使得用户可以直接使用open().read().write()访问文件系统,这种协作性和泛型存取成为可能. 不管文件系统是什么,也不管文件系统位于何种介质,采用策略是统一的. 二.文件系统抽象层 为了支持多文件系统,VFS提供了一个通用文件系统模型, 囊括了任何文件系统的常用功能集和行为. 用户空间的write()将调用VFS的sys_write(),然后调用文件系统中文件系统的写方法,最后写进物理介质中去. 三.Unix文件系统 Unix使用了…

内核里的内存分配不像其他地方分配内存那么容易,内核的内存分配不能简单便捷的使用,分配机制也不能太复杂. 一.页 内核把页作为内存管理的基本单位,尽管处理器最小寻址坑是是字或者字节.但是内存管理单元MMU通常以页为单位进行处理. 从虚拟内存的角度来看,页就是最小单位.大多数32位系统支持4KB的页,而64位系统结构一般会支持8KB的页. 内核用struct page结构表示系统中每个物理页,在<linux/mm_types.h>中 struct page { unsigned long flag…

时间管理在内核中占用非常重要的地位,内核中有大量的函数都需要基于时间驱动的,内核对相对时间和绝对时间都非常需要. 一.内核中的时间概念 内核必须在硬件的帮助下才能计算和管理时间,系统定时器以某种频率自行触发(击中hitting或者射中popping)时钟中断,该频率可以通过编程预定,称作节拍率. 因为预编的节拍率对内核来说是可知的,所以内核知道连续两次时钟中断的间隔时间,这个间隔时间称为节拍(tick),它等于节拍率分之一. 下面是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…

进程调度 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. 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. 一.多任务 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. Linux提供了抢占式的多任务模式,在此模式下,有调度程序来决定什么时候停止一个进程的运行,以便其他进程能够得到执行机会. 这个强制挂起的动作就叫抢占.进程在被抢占之前,能够运行的时间是预先设置好的,叫进程的时间片. 二.Linux 的进程调度…

进程管理 进程:处于执行期的程序. 线程:在进程中活动的对象 虚拟机制 虚拟处理器:多个进程分享一个处理器 虚拟内存:多个线程共享虚拟内存 一.进程描述符和任务结构 进程存放在双向循环链表中(队列),链表中的项为task_struct,称为进程描述符.在头文件<linux/sched.h>中. struct task_struct { volatile long state; /* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */ void *stack;…