第8章实例分析：linux操作系统

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1、8.1Linux的处理机管理8.2Linux的存储管理8.3Linux的文件管理8.4Linux的设备管理第8章Linux操作系统Linux操作系统实质上是UNIX的变种，它继承了多任务、多用户等这样的一些特性。Linux操作系统特点本章主要内容1、Linux的三种进程调度策略及消息队列；2、Linux的多级页表地址转换机制；3、Linux的文件系统Ext2和虚拟文件系统VFS；4、Linux对字符设备和块设备的管理。8.1Linux的处理机管理8.1.1Linux的进程1．Linux进程的两种运行模式在Linux里，一个进程既可以运行用户程序，又可

2、以运行操作系统程序。当进程运行用户程序时，称其为处于“用户模式”；当进程运行时出现了系统调用或中断事件，转而去执行操作系统内核的程序时，称其为处于“核心模式”。2、处理机状态类型在Linux里处理机就具有两种运行状态：核心态和用户态。3、进程概念及特征（1）、在Linux里，把进程定义为“程序运行的一个实例”（2）、进程一方面竞争并占用系统资源（比如设备和内存），向系统提出各种请求服务；进程另一方面是基本的调度单位，任何时刻只有一个进程在CPU上运行。4、Linux进程实体的组成Linux中，每个进程就是一个任务（task），一般具有以下四个部分：（

3、1）进程控制块（在Linux里，也称为进程描述符。下面统一采用“进程描述符”这个称谓）。（2）进程专用的系统堆栈空间；（3）供进程执行的程序段（在Linux里，称为正文段）；（4）进程专用的数据段和用户堆栈空间图8-2Linux对进程描述符的管理5、Linux的进程控制块——进程描述符在Linux中，进程的进程描述符是一个结构类型的数据结构：task_struct。（1）、进程描述符组成内容进程标识（pid）；进程状态（state）；进程调度信息，包括调度策略（policy）、优先级别（priority和rt_priority）、时间片（counte

4、r）等；接收的信号（*sig）；进程家族关系；进程队列指针；CPU的现场保护区；与文件系统有关的信息。6、Linux的进程状态Linux的进程可以有五种不同的状态，图8-3给出了Linux的进程状态，以及状态间的变迁原因。图8-3Linux的进程状态及其变迁7、Linux的进程状态可运行状态可中断状态不可中断状态暂停状态僵死状态8、进程的创建与撤销Linux中的每个进程，都有一个创建、调度运行、撤销死亡的生命期。Linux系统中的各个进程，相互之间构成了一个树型的进程族系。8.1.2Linux的进程调度1．Linux的进程调度类型在Linu

5、x中，进程调度被分为实时进程调度和非实时进程调度两种。2．Linux进程描述符中与调度有关的字段Linux进程描述符中，有四个字段与进程调度有关，它们是：policy、priority、rt_priority和counter。3．Linux的三种进程调度策略Linux进程描述符中的policy字段，可以取三个值：SCHED_FIFO、SCHED_RR以及SCHED_OTHER。（1）SCHED_FIFO——实时进程的先进先出调度策略（2）SCHED_RR——实时进程的轮转调度（3）SCHED_OTHER——非实时进程的轮转调度3．Linux的三种进程

6、调度策略4．Linux的等待队列图8-5Linux中的等待队列8.1.3Linux进程间的通信—消息队列消息队列是进程间的一种异步通信方法。所谓“异步”，即发送消息的进程在消息发出之后，不必等待接收进程做出反应，就可以去做其他的事情了。1．“消息”的数据结构Linux中的每个消息，由两个部分组成：消息头和消息缓冲区。图8-6Linux的消息及消息队列结构2．“消息队列”的数据结构Linux消息队列是structmsqid_ds型的数据结构。3．“消息队列表”的数据结构进程间借助消息队列来传递数据，因此系统中可以建立多个消息队列。Linux是通过“消息

7、队列表”来管理所有消息队列的。图8-7消息管理诸数据结构间的逻辑关系4．有关消息队列的系统调用创建一个新的消息队列：newque()删除一个消息队列：freeque()向一个消息队列发送一条消息：msgsnd()从一个消息队列中接收一条消息：msgrcv()8.2Linux的存储管理8.2.1Linux的虚拟存储空间1．Linux的虚拟存储空间在Linux中，虚拟地址用32个二进制位表示。这意味系统向每个进程提供的虚存空间，最多可以高达232字节=4GB。1、存储空间分类Linux的内核把这样的4GB空间划分为两个部分：最高的1GB用于内核本

8、身，称为“系统空间”，并为所有的进程共享；将较低的3GB供进程使用，称为“用户空间”。图8-8Linux的虚