第10章 Linux操作系统.ppt

1、第10章 Linux操作系统,Linux内核设计 Linux系统的启动与初始化 Linux进程管理 Linux内存管理 Linux文件管理 Linux设备管理,第10章 Linux操作系统,10.1 Linux内核设计,Linux的设计目标 清晰性 兼容性 可移植性 健壮性和安全性 高速性,微内核与单内核,微内核的优点有： 方便移植 便于维护 便于对内核裁剪 单内核 单内核的好处是简单，便于理解和实现。 单内核的缺点不利于移植和维护。,Linux的内核类型,Linux继承了Unix的风格，将整个操作系统看作一个大的程序，属于单内核的风格。 Linux在单内核设计的基础上加入了微内核的设计观念，

2、形成了特有的模块机制。Linux被组织成一组相对独立的块，称作可加载模块（loadable module）。Linux可加载模块有两个基本点重要特征： 动态链接 模块分层,Linux内核结构,10.2 Linux系统的启动与初始化,初始化系统,系统加电和复位 BIOS启动 加电自检。 （测系统中的硬件设备。 BIOS从软盘或硬盘读入Boot Loader。并将系统的控制权交给Boot Loader。 Boot Loader,操作系统的初始化,Setup.S Head.S 初始化内核,INIT进程,init 是一个非常特殊的进程，它是内核运行的第一个进程，它要负责触发其它必需的进程以使系统作为一

3、个整体进入可用状态。 init是系统中所有进程的祖先。 由于idle进程已经占据了进程ID号0，inti就被赋值为下一个可用的进程标识符1 。,10.3 Linux进程管理,Linux中的进程与线程 Linux中的进程仍然保留着传统的意义，它包括四个要素： 内存空间的正文段 内存空间数据段 task_struct结构进程控制块 系统堆栈 Linux中的线程模型是一种一对一模型 因为线程已经被处理成进程的一个特例，而不是那种一对多模式下的包含与被包含的关系。同时进程和线程概念也就不是那么严格，线程可以产生新的进程，是进程还是线程，在某个阶段也不是很明确的划定，要根据上下文来理解。,进程的状态,进

4、程的的优先级,Linux系统的调度优先级有三种： 静态优先级 动态优先级 实时优先级,进程与线程的创建与撤消,进程与线程的创建 fork() vfork() clone() 进程与线程的撤消 exit (),进程调度,进程切换方式 主动自愿方式 非主动方式 进程的切换的动作 switch_mm() switch_to() 3进程调度流程 进程调度 schedule(),进程通信,管道（pipe）及有名管道（named pipe） 信号（signal） 消息队列（message） 信号量（semaphore） 共享内存 套接字（sockets）,10.4 Linux内存管理,虚拟内存管理 内存管

5、理单元（MMU） 页目录、页表和快表 页表项,物理内存管理,页面分配程序 页面置换 页面调入 页面错误 写拷贝,10.5 Linux文件管理,Linux支持的文件系统 MINIX EXT XIAFS EXT2 SYSTEM V NFS ISO9660 /PROC MSDOS UMSDOS VFAT NTFS HPFS,虚拟文件系统,文件系统的安装与卸载,文件系统的注册 文件系统的安装 文件系统的卸载,EXT2逻辑文件系统,EXT2是Linux 支持的逻辑文件系统之一，也是当前Linux 文件系统的标准。 逻辑块：逻辑文件系统操作的基本单位是逻辑块，逻辑块的大小一般是物理块大小的整数倍。 片（f

6、ragment）：片也是一个逻辑空间中的概念，其大小在1KB4KB之间，片的大小总是小于逻辑块的大小。 物理块：磁盘块的大小。,EXT2的磁盘布局,EXT2的目录,目录是一个特殊的文件：它是由结构ext2_dir_entry组成的列表。目录中有文件和子目录，目录中的每一项对应一个ext2_dir_entry结构，其中包括：索引结点号、目录项长度、文件名长度和文件名。 索引结点：系统通过索引结点号可以找到文件或目录文件所在的位置。 两个特殊文件：“ ”和“ ”，它们分别代表当前目录和父目录。,链接文件,链接是实现文件共享的方式。 硬链接：系统提供了命令In为一个已经存在的文件建立一个新的硬链接。 符号链接：要在多个文件系统中的文件之间建立链接，必须使用符号链接。符号链接与硬链接最大的不同在于，符号链接不是与索引结点建立链接，而是建立一条指向某个文件的路径。,10.6 Linux设备管理,Linux设备的类型,字符设备：字符设备是以字节流方式访问的设备，字符设备驱动程序实现对字符设备的访问。 块设备：能够容纳文件系统的设备是块设备。 网络设备是Linux系统中非常特殊的一类设备。,中断,支持设备请求更好、更有效的方法是，当操作系统发出请求外设操作后，转去完成其它的工作，当外设完成任务后，向操作系统发出中断信号。通过这种方式，操作系统