Linux內(nèi)核結(jié)構(gòu)與進程管理.ppt

Linux內(nèi)核結(jié)構(gòu)與進程管理 Linux系統(tǒng)結(jié)構(gòu) Linuxkernel 開放源代碼的linux操作系統(tǒng)內(nèi)核 目前版本為2 6 Linux內(nèi)核組成 1 進程調(diào)度程序 SCHED 負責控制進程訪問CPU 保證進程能夠公平地訪問CPU 同時保證內(nèi)核可以準時執(zhí)行一些必需的硬件操作 2 內(nèi)核管理程序 MM 使多個進程可以安全地共享機器的主存系統(tǒng) 并支持虛擬內(nèi)存 3 虛擬文件系統(tǒng) VFS 通過提供一個所有設備的公共文件接口 VFS抽象了不同硬件設備的細節(jié) 此外 VFS支持與其他操作系統(tǒng)兼容的不同的文件系統(tǒng)格式 4 網(wǎng)絡接口 NET 提供對許多建網(wǎng)標準和網(wǎng)絡硬件的訪問 5 進程間通信 IPC 子系統(tǒng)為進程與進程之間的通信提供了一些機制 這些子系統(tǒng)雖然實現(xiàn)的功能相對獨立 但存在著較強的依賴性 調(diào)用依賴模塊中相應的函數(shù) 所以說linux內(nèi)核是單塊結(jié)構(gòu) monolithic 的 而windows體系結(jié)構(gòu)是微內(nèi)核 microkernel 的 Linux啟動流程 從BIOS到KERNELMBR KERNEL KERNEL自解壓 內(nèi)核初始化 內(nèi)核啟動 start kernel函數(shù) 在linux內(nèi)核源代碼樹的 usr src linux init main c中 2 內(nèi)核啟動 創(chuàng)建1 進程并執(zhí)行 由它創(chuàng)建若干內(nèi)核線程 kernelthread 然后裝入并執(zhí)行程序 sbin init 變成一個用戶進程 此后 init根據(jù) etc inittab配置文件來執(zhí)行相應的腳本進行系統(tǒng)初始化 如設置鍵盤 字體 裝載模塊 設置網(wǎng)絡等對于Redhat來說 執(zhí)行的順序為 etc rc d rc sysinit 由init執(zhí)行的第一個腳本 etc rc d rc RUNLEVEL RUNLEVEL為缺省的運行模式 etc rc d rc local 運行模式2 3 5時會運行的腳本 sbin mingetty 或getty 等待用戶登錄 etc inittab中指定了系統(tǒng)的運行級別 RUNLEVEL init根據(jù)運行級別啟動相關的服務 一些后臺進程 實現(xiàn)不同的功能 RUNLEVEL 0 60 halt 1 單用戶 2 多用戶 3 多用戶并啟動NFS服務4 保留 5 運行xdm Xwindow 以圖形界面方式登錄6 reboot Linux中用戶登陸流程 linux進程的四要素 程序PCB地址空間系統(tǒng)堆?？臻gPCB 進程創(chuàng)建時內(nèi)核為其分配的一個核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 進程自身不能直接存取 系統(tǒng)堆?？臻g 進程運行在核心態(tài)時使用的堆棧 和PCB連在一起 共8KB 其中PCB約占1000字節(jié) 系統(tǒng)堆?？臻g約占7200字節(jié) 2 2內(nèi)核中l(wèi)inux進程個數(shù)有最大值限制 4092 但2 4以后 系統(tǒng)中的進程個數(shù)受限于系統(tǒng)的物理內(nèi)存數(shù) 即限定所有進程的PCB及系統(tǒng)堆棧 8K 占用的空間 1 2的物理內(nèi)存總和 例64M內(nèi)存 進程數(shù) 64M 2 8K 4K PCB中的重要信息 身份信息 pid uid gid euid egid等 狀態(tài)信息 running interruptible non interruptible stopped zombie調(diào)度信息 policy priority rt priorty need reschedpolicy即進程的類別 分SCHED FIFO SCHED RR SCHED OTHER三種 前兩種為實時進程 后一種為非實時進程IPC信息 如定義對某些信號的處理等家族信息 父進程 兄弟進程 子進程信息時鐘和定時信息文件系統(tǒng)存儲管理 進程的創(chuàng)建 進程創(chuàng)建 fork clone vfork父子進程共享資源的形式a 不共享 fork時缺省 b 部分共享c 完全共享 線程 includeintmyvar 0 voidmain intpid pid fork systemcallif pid 0 erroroccurredprintf forkfailed exit 1 systemcall elseif pid 0 childprocessprintf childprocessexecuting n myvar 1 else parentprocesswait systemcall waitforchildrencompletionprintf childcomplete myvar printf father myvar d myvar exit 0 fork實例 進程調(diào)度 調(diào)度時機a 用戶進程自愿放棄CPU 如執(zhí)行sleep 系統(tǒng)調(diào)用 b 系統(tǒng)調(diào)用中 需要等待時 直接調(diào)用schedule 進行調(diào)度 c 系統(tǒng)調(diào)用 中斷或異常處理完成后 返回到用戶空間前 若當前進程的PCB中的need resched 1 則發(fā)生調(diào)度 調(diào)度策略 基于進程的權(quán)值 weight 即動態(tài)優(yōu)先級 實時進程 weight 1000 rt priority