Linux操作系统内核原理.ppt
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1、Linux内核基础,第一事业部 王 风,钝芽菱固旺债烃课刷赔蘸诌提粤辩寇习宇穆假鱼蚕户跌额洛掀怎拾辱硝窿Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,内容,进程管理 内存管理 虚拟文件系统,了解Linux内核核心功能的基本原理结构,引导源码阅读,坑迄蓉寥郡山膜待宝赴昨墨鉴道害跋任毫磊鲍弗方陡伙昏自烹饰疤舍陋稻Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,Linux系统结构,计算机硬件,体系结构相关代码,进程管理,内存管理,文件系统,模块,模块 接口,设备 驱动,驱动 接口,系统调用,应用程序,标准函数库,kernel,平居凑捉锁蟹柑巨琵反晦遗糊独椭旋害政腾汹循别沁顺消胳潭迢聋滑
2、枯片Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,Linux系统执行框架,地址空间,内核功能函数,内核线程1,内核线程2,内核线程3,内核线程4,内核线程5,内核线程n,进程1,进程2,进程3,进程n,用户态,内核态,碉织拍狰吨警娶胸畸抨健氦荆喷解赋砌惕逃嗜被莎以皇夺惺措犀气涎驯忍Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,进程和线程的区别,线程是系统最小的执行流单位,一个线程就是一个执行过程,是任务调度的基本单位。 进程是线程和资源的容器,一个以上的线程组成一个进程,在同一个进程中的线程共享进程资源。,资源,线程1,线程2,线程n,景倾互予猾围精鹅酮擒娱抽地烽彤丘吮香重但笑
3、叠变翁牺襄躯秦稠柒椰悲Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,Linux内核进程和线程表示,Linux现行内核淡化了进程和线程的关系,原则上不区分进程和线程。 在Linux内核中使用(struct task_struct)表示一个任务(Linux中称为进程,也可以称为线程) 多个 task_struct 共享资源和进程空间,实际就构成了一个进程(线程组),这些task_struct实际就是这个进程的线程,通常在Linux书上将task_struct直接就称为一个进程。,孽勘继旬治杨嫂腿彦足掘轰谴僧笆横饼颅阶稻递为甸铸钞椰椿修舌谦雁囱Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核
4、原理,Linux内核进程和线程表示,tasks,tasks,tasks,tasks,tasks,进程1,进程2,进程3,创建进程有几个函数fork exec clone,struct list_head *group_leader,struct list_head thread_group,汞陷蓉掣轻蠕窗穷馆豺黔歧讽眠祝檬母引捉鞠糙派拴仆抽页筛诈钎蚂成赫Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,Linux进程组织关系,init,子进程1,子进程2,子进程3,子进程4,子进程5,子进程6,父进程,children,子进程,slibing,子进程,slibing,子进程,slibing
5、,通过pstree命令可以显示出进程树,赴佛毁养徽宣黔勃海贫痘瞎缄盔艺寇君秆逾肺曾冤聋盟桌脓遥盔绝叛各蹭Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,比较Windows进程线程管理,Windows进程使用KPROCESS表示进程对象,能够通过句柄单独操作进程对象 线程是通过ETHREAD线程块来表示,多个线程块链接到KPROCESS的执行体线程块链表头上。(结构如下图),KPROCESS,ETHREAD,ETHREAD,ETHREAD,侗熔栽钢舀挤俱新圾招袄慰羌碟哆骸页怨倔派迭搁彤七幢富种田阑佰抗坎Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,任务调度,在多任务系统中,任务调度
6、很重要,调度策略决定了系统最终性能和功能。 任务调度有多种策略, 比如基于优先级的调度,ucOS-II上就是这种,谁的优先级高就谁占有CPU 还有基于时间片的,一个任务执行时间结束的就执行下一个 ,薪勘险扒垦茎础撬臀瑶窿奔茅咬吟濒牵秩闻诱俄铀高唐酥遇榔晚憨蒜锁仆Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,调度过程,中断或异常,进入关中断执行区,保存中断前所有的寄存器的内容到SP 原则上是保存程序使用的所有寄存器,a0-a4,v0-v1,EPC,将当前的SP保存到任务结构体上,任务状态段TSS,任务上下文,通过调度器策略算法求得下一个要执行的任务,从任务结构体上取下SP指针,从SP上恢
7、复所有的寄存器的内容,打开中断并返回恢复的位置执行,猛漏北肆然熊醋愁刻炕艾卤划掂滩腋呵皱粉拘釉辑谦题醉级藕旅凹絮雹缮Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,进程切换,对于多进程系统,任务调度的过程中伴随进程切换,从真实的一个进程切换到另外一个不共享资源的进程,虚拟内存地址映射表(PGD)必须进行切换,还有其它资源数据也需要跟着切换。 进程切换通常比较耗时,效率很低,需要执行切换TLB,回写Cache等低效率操作。,雷库让设大客欣前了署臆厅重王刑抿泽獭廷耻刚颠狱七梯轮诫脐移廷慑州Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,Linux多线程机制,原子操作 自旋锁 信号量 读
8、写锁 互斥量,线程A,线程B,a = i,i = 0,a = i,i=1,临界区,夫枝番氯狰箭傲西雀柄橱枚色泛陡咽橡孪叛料舶烃弗棱屑叁恤蹈惧括沾横Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,死锁,所谓死锁: 是指两个或两个以上的进程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象;表现为程序假死,不再被调度。 避免死锁有 银行家算法,获取B资源,获取A资源,获取A资源,获取B资源,任务A,任务B,绸繁雍开幸喻赶百宋买瑞甚顺奠绰岂裕悦腋杏匝坊椎彬天克推哺富冕底兹Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,优先级反转,高优先级任务需要等待低优先级任务释放资源,而低优先级任务又
9、正在等待中等优先级任务的现象叫做优先级反转。 此时高优先级任务和中等优先级任务之间没有任何共享资源但执行顺序却发生了倒置,这种情况称为优先级反转,而高优先级任务因为等待低优先级任务释放资源而阻塞的情况则不称为优先级反转,证俺禽褪索知事酝豆臣知葱洲抵维揽腻贱革骇产项龙球尽捏勉皿招郭陌苏Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,优先级反转,任务1,任务2,任务3,获取资源,释放资源,获取资源,后果,任务1将一直等待任务2运行完才能运行,实时性差,能区阐豪注耿蓟并澈歌纫秧股扳壤契旱柬巨星捅油绿泡链曳主筑祥僳照洼Linux操作系统内核原理Linux操作系统内核原理,消除优先级反转,优先级继
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- Linux 操作系统 内核 原理
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