Linux操作系统内核原理学习教案

1、会计学1Linux操作系统内核原理操作系统内核原理第一页，编辑于星期六：十八点 三十分。了解Linux内核核心功能的基本原理结构，引导源码阅读第1页/共28页第二页，编辑于星期六：十八点 三十分。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第2页/共28页第三页，编辑于星期六：十八点 三十分。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用户态内核态第3页/共28页第四页，编辑于星期六：十八点 三十分。资源线程1线程2线程n第4页/共28页第五页，编辑于星期六：十八

2、点 三十分。第5页/共28页第六页，编辑于星期六：十八点 三十分。taskstaskstaskstaskstasks进程1进程2进程3创建进程有几个函数fork exec clonestruct list_head *group_leaderstruct list_head thread_group第6页/共28页第七页，编辑于星期六：十八点 三十分。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通过pstree命令可以显示出进程树第7页/共28页第八页，编辑于星期六：十八点 三十分。KPROCESSE

3、THREADETHREADETHREAD第8页/共28页第九页，编辑于星期六：十八点 三十分。第9页/共28页第十页，编辑于星期六：十八点 三十分。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-a4v0-v1EPC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上恢复所有的寄存器的内容打开中断并返回恢复的位置执行第10页/共28页第十一页，编辑于星期六：十八点 三十分。第11页/共28页第十二页，编辑于星期六：十八点 三十分。量线程A线程Ba = ii = 0a

4、= ii=1临界区第12页/共28页第十三页，编辑于星期六：十八点 三十分。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第13页/共28页第十四页，编辑于星期六：十八点 三十分。第14页/共28页第十五页，编辑于星期六：十八点 三十分。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，实时性差第15页/共28页第十六页，编辑于星期六：十八点 三十分。第16页/共28页第十七页，编辑于星期六：十八点 三十分。第17页/共28页第十八页，编辑于星期六：十八点 三十分。操作系统内核环境变量参数堆栈数据(BSS)数据代码4G3G00 xC00000000 x

5、00000000_end_edata_etext内核区用户区第18页/共28页第十九页，编辑于星期六：十八点 三十分。mmcountmmappgd页目录表mm_structvm_startvm_endvm_opsvm_nextvm_startvm_endvm_opsvm_nextvm_area_structvm_area_structtask_structvm_startvm_endvm_opsvm_nextvm_area_structopenclosenopageswapinswaoutvm_operations_structopenclosenopageswapinswaoutvm_ope

6、rations_struct虚存区虚存区进程虚存空间第19页/共28页第二十页，编辑于星期六：十八点 三十分。页全局目录PGD页上级目录PUD页中级目录PMD页表PTE页内偏移线性地址 64位cr3页框第20页/共28页第二十一页，编辑于星期六：十八点 三十分。pg_data_t内存节点node_zonesZONE_NORMALZONE_DMAZONE_HIGHMEMzonezone_mem_mapzone_mem_mappagepagepagepagepagepagezone_mem_mapZONE_DMAZONE_NORMALZONE_HIGHMEM16M896MPC i386第21页/共

7、28页第二十二页，编辑于星期六：十八点 三十分。order6order5order4order3order2order1order0free_area pagepagepagepagepagepage例如分配一个页面，直接到order0上找，如果order0上没有空闲页面了，那么就到order1上找，(1)如果order1上有空闲块，那么就将这个双页分成两个单页，一个分配出去，一个挂到order0的链表上。(2)如果order1没有空闲块，就到order2上找，如果找到空闲块，那么就将这块分割为 2:1:1的页面 2的页面挂回order1,1的挂一个回order0,另外一个来分配第22页/共2

8、8页第二十三页，编辑于星期六：十八点 三十分。order2要申请一个order0的页面order1order1order0order1order0order0order1第23页/共28页第二十四页，编辑于星期六：十八点 三十分。cache_chainkmem_cachekmem_cachekmem_cacheslabs_fullslabs_partialslabs_emptyheadtailslabslabslabslabslabpagepagepagepagepageobjectobjectobject第24页/共28页第二十五页，编辑于星期六：十八点 三十分。第25页/共28页第二十六页，编辑于星期六：十八点 三十分。s_filessuper_blockf_opf_dentryf_opf_dentryf_opf_dentry超级块上各打开文件的file实例d_inoded_sbdentry_operationsd_opsNAMEi_opi_dentry