Linux第5章課后習(xí)題答案

Linux思考題5

1.fork（）和done（）二者之間的區(qū)別是什么？

答：fork創(chuàng)建一個進(jìn)程時，子進(jìn)程只是完全復(fù)制父進(jìn)程的資源，復(fù)制出來的

子進(jìn)程有自己的task_struct結(jié)構(gòu)和pid,但卻復(fù)制父進(jìn)程其它所有的資源。通

過fork創(chuàng)建子進(jìn)程，需要洛上面描述的每種資源都復(fù)制一個副本。fork（）調(diào)用

執(zhí)行一次返回兩個值，對于父進(jìn)程，fork函數(shù)返回子程序的進(jìn)程號，而對于

子程序，fork函數(shù)則返回零，這就是一個函數(shù)返回兩次的本質(zhì)。在fork之后,

子進(jìn)程和父進(jìn)程都會繼續(xù)執(zhí)行fork調(diào)用之后的指令。

系統(tǒng)調(diào)用fork。和vfork（）是無參數(shù)的，而clone。則帶有參數(shù)。fork。是全

部復(fù)制，vfork（）是共享內(nèi)存，而clone。是則可以將父進(jìn)程資源有選擇地復(fù)制

給子進(jìn)程，而沒有復(fù)制的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則通過指針的復(fù)制讓子進(jìn)程共享，具體要

復(fù)制哪些資源給子進(jìn)程，由參數(shù)列表中的clone_flags來決定。另外，clone。

返回的是子進(jìn)程的pick

2.什么是進(jìn)程？什么是線程？Linux系統(tǒng)中的進(jìn)程有那些狀態(tài)？如何獲取系統(tǒng)

中各進(jìn)程的狀態(tài)？

答：進(jìn)程是指在系統(tǒng)中正在運(yùn)行的一個應(yīng)用程序；線程是系統(tǒng)分配處理器時

間資源的基本單元，或者說進(jìn)程之內(nèi)獨(dú)立執(zhí)行的一個單元。對于操作系統(tǒng)而

言，其調(diào)度單元是線程。一個進(jìn)程至少包括一個線程，通常將該線程稱為主

線程。一個進(jìn)程從主線程的執(zhí)行開始進(jìn)而創(chuàng)建一個或多個附加線程，就是所

謂基于多線程的多任務(wù)。

Linux系統(tǒng)中的進(jìn)程狀態(tài)有：TASK_RUNNING（運(yùn)行狀態(tài)），

TASK」NTERRUPTIBLE（可中斷睡眠狀態(tài)），TASK_UNINTERRUPTIBLE（不可

中斷的睡眠狀態(tài)），TASK_STOPPED（暫停狀態(tài)），

TASK_NONINTERACTIVE（不可交互睡眠狀態(tài)），TASK_DEAD（死亡狀態(tài)），

EXIT_ZOMBIE（僵死進(jìn)程），EXIT_DEAD（僵死撤銷狀態(tài)）

ps查看靜態(tài)的進(jìn)程信息

可以使用man來查看ps的使用參數(shù)以下是幾個常使用到得，

a顯示當(dāng)前終端的所有進(jìn)程信息

u使用以用戶為主的格式輸出進(jìn)程信息

x顯示當(dāng)前用戶在所有終端下的進(jìn)程信息

-e顯示系統(tǒng)內(nèi)的所有進(jìn)程

#ps只顯示當(dāng)前用戶打開的進(jìn)程

]#psaux顯示系統(tǒng)中所有進(jìn)程信息

3.Linux系統(tǒng)中進(jìn)程有哪兩種模式？各有何特點(diǎn)?

答：用戶進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程，

用戶進(jìn)程就是用戶自己打開的應(yīng)用程序，可有可無。

系統(tǒng)進(jìn)程即是內(nèi)核進(jìn)程，是維持操作系統(tǒng)正常工作自動生成的，關(guān)閉系統(tǒng)進(jìn)

程會產(chǎn)生不可預(yù)知的結(jié)果。

4.Linux系統(tǒng)中進(jìn)程控制塊的作用是什么？它進(jìn)程有何關(guān)系？

答:進(jìn)程控制塊（PCB）的作用:進(jìn)程控制塊是進(jìn)程組成中最關(guān)鍵的部分，它保存

有進(jìn)程的重要信息。1）每個進(jìn)程有唯一的PCB-2）操作系統(tǒng)根據(jù)PCB.

對進(jìn)程實施控制和管理。3）進(jìn)程的動態(tài)、并發(fā)等特征是利用PCB.表現(xiàn)出

來的。4）PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。

5.Linux系統(tǒng)如何執(zhí)行進(jìn)程調(diào)度？

答：首先查找所有在就緒隊列中的進(jìn)程，從中選出優(yōu)先級最高且在內(nèi)存的一個

進(jìn)程，如果隊列中有實時進(jìn)程，那么實時進(jìn)程將優(yōu)先運(yùn)行。如果最需要運(yùn)行的不

是當(dāng)前進(jìn)程，則掛起當(dāng)前進(jìn)程，并保護(hù)它的現(xiàn)場，然后為選中的進(jìn)程恢復(fù)運(yùn)

行現(xiàn)場。

5.8Linux系統(tǒng)一般采用哪種文件系統(tǒng)？其構(gòu)造形式如何？

答：采用ext2文件系統(tǒng)。（現(xiàn)在幾乎是默認(rèn)用ext3了）ext2文件系統(tǒng)中的文件信

息都保存在數(shù)據(jù)塊中。在同一個ext2文件系統(tǒng)中，所有數(shù)據(jù)塊的大小一樣。

ext2文件系統(tǒng)將邏輯分區(qū)劃分成塊組，每個塊組重復(fù)保存一些有關(guān)整個文件系統(tǒng)

的關(guān)鍵信息，以及實際的文件和目錄的數(shù)據(jù)塊。

系統(tǒng)引導(dǎo)塊總是介質(zhì)上的第一數(shù)據(jù)塊,只有根文件系統(tǒng)才放有引導(dǎo)程序。

5.9什么是塊組？什么是超級塊?超級塊的功能是什么？

答：linux用的是虛擬文件系統(tǒng)，塊組是相當(dāng)于windows系統(tǒng)的硬盤分區(qū)，比如c

盤d盤。超級塊位于塊組的最前面，描述文件系統(tǒng)整體信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要描

述文件系統(tǒng)的目錄和文件的靜態(tài)分布情況，以及描述文件系統(tǒng)的各種組成結(jié)構(gòu)的

尺寸、數(shù)量等。

5.10什么是索引節(jié)點(diǎn)？索引節(jié)點(diǎn)主要有哪些內(nèi)容？它與文件有何關(guān)系？

答：索引節(jié)點(diǎn)是一個結(jié)構(gòu)，它包含了一個文件的長度、創(chuàng)建及修改時間、權(quán)限、

所屬關(guān)系、磁盤中的位置等信息。一個文件系統(tǒng)維護(hù)了一個索引節(jié)點(diǎn)的數(shù)組，每

個文件或目錄都與索引節(jié)點(diǎn)數(shù)組中的唯一一個元素對應(yīng)。系統(tǒng)給每個索引節(jié)點(diǎn)分

配了一個號碼，也就是該節(jié)點(diǎn)在數(shù)組中的索引號，稱為索引節(jié)點(diǎn)號。

2.索引節(jié)點(diǎn)與文件的關(guān)系

Linux為每個文件分配一個稱為索引節(jié)點(diǎn)的號碼inode,可以將inode簡單理解成

一個指針，它永遠(yuǎn)指向本文件的具體存儲位置。系統(tǒng)是通過索引節(jié)點(diǎn)（而不是文

件名）來定位每一個文件。文件系統(tǒng)處理文件所需要的所有信息都放在稱為索引

節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。文件名可以隨時更改，但是索引節(jié)點(diǎn)對文件是唯一的，并且

隨文件的存在而存在。

一個文件系統(tǒng)允許的inode節(jié)點(diǎn)數(shù)是有限的，如果文件數(shù)量太多，即使每個文件

都是0字節(jié)的空文件，系統(tǒng)最終也會因為節(jié)點(diǎn)空間耗盡而不能再創(chuàng)建文件.

5.11為什么要設(shè)立虛擬文件系統(tǒng)？它與實際文件系統(tǒng)的關(guān)系是怎樣的?

答：Linux系統(tǒng)支持多種文件系統(tǒng)，必須使用一種統(tǒng)?的接口，而VFS可以實現(xiàn)；VFS

是建立在具體文件系統(tǒng)之上的，它為用戶程序提供一個統(tǒng)一的、抽象的、虛擬的文件系

統(tǒng)界面。

5.13Linux系統(tǒng)采用哪兩種內(nèi)存管理技術(shù)？各自的基本實現(xiàn)思想是什么？

答：Linux系統(tǒng)采用交換和請求分頁存儲管理兩種內(nèi)存管理技術(shù)；1)請求分頁

的基本思想是，當(dāng)執(zhí)行一個程序時，才把它換入內(nèi)存，但并不把全部程序都調(diào)入

內(nèi)存，而是用到哪一頁就調(diào)入哪一頁；2)內(nèi)存交換基本思想，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)內(nèi)

存不足時，Linux內(nèi)存管理子系統(tǒng)就需要釋放一些內(nèi)存頁，從而增加系統(tǒng)中空閑

內(nèi)存頁的數(shù)量。

5.17Linux信號機(jī)制是如何實現(xiàn)進(jìn)程通信？

答：Linux信號機(jī)制基本上是從Unix系統(tǒng)中繼承過來的。早期Unix系統(tǒng)中的信號

機(jī)制比較簡單和原始，后來在實踐中暴露出一些問題，因此，把那些建立在早

期機(jī)制上的信號叫做“不可靠信號“，信號值小于SIGRTMIN(Redhat7.2中，

SIGRTMIN=32,SIGRTMAX=63)的信號都是不可靠信號。這就是“不可靠信號”的來

源。它的主要問題是：

?進(jìn)程每次處理信號后，就將對信號的響應(yīng)設(shè)置為默認(rèn)動作。在某些情況下，將

導(dǎo)致對信號的錯誤處理；因此，用戶如果不希望這樣的操作，那么就要在信號處

理函數(shù)結(jié)尾再一次調(diào)用signal。，重新安裝該信號。

?信號可能丟失，后面將對此詳細(xì)闡述。

因此，早期unix下的不可靠信號主要指的是進(jìn)程可能對信號做出錯誤的反應(yīng)以

及信號可能丟失。

Linux支持不可靠信號，但是對不可靠信號機(jī)制做了改進(jìn)：在調(diào)用完信號處理函

數(shù)后，不必重新調(diào)用該信號的安裝函數(shù)(信號安裝函數(shù)是在可靠機(jī)制上的實現(xiàn))。

因此，Linux下的不可靠信號問題主要指的是信號可能丟失。

信號值位于SIGRTMIN和SIGRTMAX之間的信號都是可靠信號，可靠信號克服了

信號可能丟失的問題。Linux在支持新版本的信號安裝函數(shù)sigation()以及信

號發(fā)送函數(shù)sigqueue。的同時，仍然支持早期的signal()信號安裝函數(shù)，支持信

號發(fā)送函數(shù)kill()o注:不要有這樣的誤解：由sigqueue()發(fā)送、sigaction安裝

的信號就是可靠的。事實上，可靠信號是指后來添加的新信號(信號值位于

SIGRTMIN及SIGRTMAX之間)；不可靠信號是信號值小于SIGRTMIN的信號。信

號的可靠與不可靠只與信號值有關(guān)，與信號的發(fā)送及安裝函數(shù)無關(guān)。目前l(fā)inux

中的signal。是通過sigation()函數(shù)實現(xiàn)的，因此，即使通過signal()安裝的信號,

在信號處理函數(shù)的結(jié)尾也不必再調(diào)用一次信號安裝函數(shù)。同時，由signal。安裝

的實時信號支持排隊，同樣不會丟失。

5.19Linux系統(tǒng)中設(shè)備驅(qū)動分層結(jié)構(gòu)是怎樣的？如何實現(xiàn)與設(shè)備的無關(guān)性？

答：在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計中，可以為某一類相似的事物定義一個基類，而具體

的事物可以繼承這個基類中的函數(shù)。如果對于繼承的這個事物而言，其某函數(shù)的

實現(xiàn)與基類一致，那它就可以直接繼承基類的函數(shù)；相反，它可以重載之