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内核设计与实现> 第一二章学习笔记 第一章 Linux内核简介 1.1 Unix的历史 Unix的特点 Unix很简洁,所提供的系统调用都有很明确的设计目的. Unix中一切皆文件,对数据和设备的操作都是通过一套相同的系统调用接口进行的. Unix内核和相关的系统工具都是用C语言编写成的. Unix进程创建非常迅速. Unix提供了一套简单而稳定的进程间通信原语. Unix现在已经发展为一个支持抢占式多任务.多线程.虚拟内存.换页.动态链接和TCP/IP网络的现代化操作系统. 1.…

<Linux内核设计与实现>第五章学习笔记 姓名:王玮怡  学号:20135116 一.与内核通信     在Linux中,系统调用是用户空间访问内核的唯一手段:除异常和陷入外,它们是内核的唯一合法入口. 二.API.POSIX.C库 1.API 一般情况下,应用程序通过在用户空间实现的应用编程接口(API)来编程,而不是直接通过系统调用. 2.POSIX 在Unix世界中,最流行的应用编程接口是基于POSIX标准的. 3.C库 C库实现了Unix系统的主要API,包括标准C库函数和系统调用接…

<Linux内核设计与实现>第四章学习笔记           ——进程调度 姓名:王玮怡  学号:20135116 一.多任务 1.多任务操作系统的含义 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. 无论在单处理器或者多处理器机器上,多任务操作系统都能使多个进程处于堵塞或者睡眠状态,也就是说,实际上不被投入执行,直到工作确实就绪. 相反,这些进程利用内核阻塞自己,直到某一事件(键盘输入.网络数据.过一段时间等)发生. 2.多任务操作系统的分类 非抢占式多任务 抢占式多任务 3.…

                                                                    <Linux内核设计与实现>第四章学习笔记——进程调度 姓名:高艺桐  学号:20135109 一.多任务 1.多任务操作系统的含义 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. 无论在单处理器或者多处理器机器上,多任务操作系统都能使多个进程处于堵塞或者睡眠状态,也就是说,实际上不被投入执行,直到工作确实就绪. 相反,这些进程利用内核阻塞自己,直…

<Linux内核设计与实现>课本学习笔记 By20135203齐岳 一.Linux内核简介 Unix内核的特点 Unix很简洁,所提供的系统调用都有很明确的设计目的. Unix中一切皆文件,对数据和设备的操作都是通过一套相同的系统调用接口进行的. Unix内核和相关的系统工具都是用C语言编写成的. Unix进程创建非常迅速. Unix提供了一套简单而稳定的进程间通信原语. Unix现在已经发展为一个支持抢占式多任务.多线程.虚拟内存.换页.动态链接和TCP/IP网络的现代化操作系统. 操作系统…

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…

<内核设计与实现>第四章读书笔记 第四章:进程调度 进程(操作系统)程序的运行态表现形式. 进程调度程序,它是确保进程能有效工作的一个内核子系统. 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． 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能执行.这些进程在等待运行.在一组处于可运…

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.…

第一章 Linux内核简介 1.Unix简介 (一)概念:支持抢占式多任务.多进程.虚拟内存.换页.动态链接和TCP/IP网络的现代化操作系统. (二)Unix特点(层次化结构): Unix很简洁,仅提供几百个系统调用并有非常明确的设计目的. 在Unix中,所有东西都当作文件对待,所以对数据和对设备的操作是通过相同的系统调用接口来进行: 移植能力强,Unix内核和相关系统工具软件是由C语言编成: 进程创建非常迅速,一次执行保质保量完成一个任务,并有独特的fork()系统调用: 提供简单有稳定的进…

第十七章  设备与模块 一.四种内核成分 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 :表示系统中设备树的一个文件系统. 二.设备类型 Linux系统中,设备被分为以下三种类型 块设备——是可寻址的,寻址以块为单位,块大小随设备不同而不同;支持重定位(seeking )操作,也就是对数据的随机访问 块设备的例子有硬盘.…

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…

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…

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 :表示系统中设备树的一个文件系统. 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 字符设备 网络设备 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…

第四章 进程调度 调度程序负责决定将哪个程序投入运行,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.调度程序是像Linux这样的多任务操作系统的基础. 一.多任务 1.多任务操作系统: 能同时并发地交互多个进程的操作系统.可划分两类: 非抢占式多任务 抢占式多任务 2.抢占:调度程序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. 时间片:进程在被抢占之前能够运行的时间.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. 让步…

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; /*…

第三章  进程管理 姓名:王玮怡  学号:20135116 一.进程 1.进程的含义 进程是处于执行期的程序以及相关资源的总称,程序本身并不是进程,实际上就是正在执行的代码的实时结果.Linux内核通常把进程也叫“任务”. 2.线程的含义 执行线程简称线程,是在进程中互动的对象.内核调度的对象是线程而不是进程.Linux系统不区分线程和进程,线程只是一种特殊的进程. 3.进程的执行过程 (1)clone()调用fork(),通过复制一个现有进程来创建一个全新的进程,进程开始存活.其中调用fork…

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…

第三章 (由于linux不区分进程和线程,所以它们在linux中被称为task,也叫任务) 总结:本章主要包括进程以及线程的概念和定义,Linux内核如何管理每个进程,他们在内核中如何被列举,如何创建,最终如何消亡.操作系统存在的意义在于运行用户程序,进程管理是所有操作系统的心脏所在. 3.1进程 进程是处于执行期的程序,是正在执行的程序代码的实时结果.但不仅局限于一段可执行的代码,还包括其他资源(打开的文件,挂起的信号,内核内部数据,处理器的状态,一个或者多个内存映射的内存地址空间,一个或者多…

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…

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. 多任务系统可以划分为两类: 非抢占式多任务进程会一直执行直到自己主动停止运行 抢占式多任务Linux/Unix使用的是抢占式的方式:强制的挂起进程的动作就叫做抢占. 像所有unix的变体和许多其他现代操作系统一样,Linux提供了抢占式的多任务模式. 进程的时间片:进程在被抢占之前能够运行的时间是预先设置好的. 4.2 Linux 的进程调度36 从1991年Linux的第1版到后来的2.4内核系列,Linux的调度程序…

第五章 系统调用 在现代操作系统中,内核提供了进程与内核进行交互的一组接口.有如下作用: 让应用程序受限的访问硬件设备 提供了创新进程并与已有进程进行通信的机制 提供了申请操作系统其它资源的能力 保证系统稳定可靠,避免应用程序恣意妄行 一.与内核通信 1.用户空间进程和硬件设备之间通过系统调用来交互,其主要作用有三个. 为用户空间提供了硬件的抽象接口. 保证了系统的稳定和安全. 实现多任务和虚拟内存.保证良好的稳定性和安全性. 2.系统调用是用户空间访问内核的唯一手段:除异常和陷入外,是内核唯一…

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…

第17章.设备与模块 17.1设备类型 1.块设备(blkdev): 寻址以块为单位,通常支持重定位操作.通过称为“块设备节点”的特殊文件来访问. 2.字符设备(cdev): 不可寻址,仅提供数据的流式访问.通过称为“字符设备节点”的特殊文件来访问. 3.网络设备(ethernet devices): 提供了对网络的访问.它不是通过设备节点来访问,而是通过套接字API这样的特殊接口来访问. 17.2 模块 17.2.1 Hello,World (1)hello_init()函数是模块的入口点.…

第七章.中断和中断处理 7.1中断 中断使得硬件得以发出通知给处理器.中断随时可以产生,内核随时可能因为新来到的中断而被打断. 不同的设备对应的中断不同,而每个中断都通过一个唯一的数字标志.操作系统给不同的中断提供对应的中断处理程序. 这些中断值通常被称为中断请求(IRQ)线,每个IRQ线都会被关联一个数量值. 异常: 在处理器执行到由于编程失误而导致的错误指令(如被0除)的时候,或者是在执行期间出现特殊情况(如缺页),必须靠 内核来处理的时候,处理器就会产生一个异常. 7.2中断处理程序 在响…

5.1 内核通信 系统调用在用户空间和硬件设备之间添加了一个中间层. 该层主要作用: 1.为用户空间提供了一种硬件的抽象接口. 2.保证了系统的稳定和安全. 3.每个进程都运行在虚拟系统中. 在Linux中,系统调用是用户空间访问内核的唯一手段:除异常和陷入外,它们是内核唯一的合法入口. 5.2 API.POSIX和C库 一般情况下,应用程序通过在用户空间实现的应用编程接口,而不是直接通过系统调用来编程. 一个API定义了一组应用程序使用的编程接口. 1.在Unix世界中,最流行的应用编程接口是…

第五章  系统调用 5.1与内核通信 1. 系统调用 让应用程序受限的访问硬件设备 提供创建新进程并与已有进程通信的机制 提供申请操作系统其他资源能力是用户空间进程和硬件设备之间的中间层 2. 系统调用的功能 1)硬件的抽象接口:用户程序通过系统调用来使用硬件,而不用关心具体的硬件设备,简化了用户程序的开发 2)保证系统的稳定与安全:基于某些规则的访问控制 3)增强系统的稳定性 在Linux中,系统调用是用户空间访问内核的唯一手段 除异常和陷入外,他们是内核唯一的合法入口 5.2 API.POS…