linux系统精解

《linux系统精解》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、linux系统精解1：文件信息虚拟内存如图11-1所示，系统中的每个进程有两个数据结构用于描述进程与文件相关的信息。其中，fs_struct描述了上面提到的两个VFS索引节点的指针（主目录和当前路径），即root和pwd。另外，这个结构还包含一个umask字段，它是进程创建文件时使用的默认模式，可通过系统调用修改这一默认模式。另一个结构为files_struct，它描述了当前进程所使用的所有文件信息。从图中可以看出，每个进程能够同时拥有256个打开的文件，fs[0]到fs[255]就是指向这些file结构的指针。文件的描述符实际就

2、是fs指针数组的索引号。在file结构中，f_mode是文件的打开模式，只读、只写或读写；f_pos是文件的当前位置；f_inode指向VFS中该文件的索引节点；f_op包含了对该文件的操作例程集。利用f_op，可以针对不同的文件定义不同的操作函数，例如一个用来向文件中写数据的函数。Linux利用这一抽象机制，实现了管道这一进程间通讯机制（将在后面详细描述）。这种抽象方法在Linux内核中非常常见，通过这种方法，可使特定的内核对象具有类似C++对象的多态性。Linux进程启动时，有三个文件描述符被打开，它们是标准输入、标准输出和错

3、误输出，分别对应fs数组的三个索引，即0、1和2。如果启动时进行输入输出重定向，则这些文件描述符指向指定的文件而不是标准的终端输入/输出。每当进程打开一个文件时，就会利用files_struct的一个空闲file指针指向打开的文件描述结构file。对文件的访问通过file结构中定义的文件操作例程和VFS索引节点信息来完成。11.1.4虚拟内存(因为Linux采用了虚拟内存管理机制,所以对于进程而言,所有关于内存的分配都是虚拟内存的分配.)在前一章中看到，进程的虚拟内存包含了进程所有的可执行代码和数据。运行某个程序时，系统要根据可执

4、行映象中的信息，为进程代码和数据分配虚拟内存；进程在运行过程中，可能会通过系统调用动态申请虚拟内存或释放已分配的内存，新分配的虚拟内存必须和进程已有的虚拟地址链接起来才能使用；Linux进程可以使用共享的程序库代码或数据，这样，共享库的代码和数据也需要链接到进程已有的虚拟地址中。在前一章中还看到，系统利用了需求分页机制来避免对物理内存的过分使用。因为进程可能会访问当前不在物理内存中的虚拟内存，这时，操作系统通过对处理器的页故障处理装入内存页。为此，系统需要修改进程的页表，以便标志虚拟页是否在物理内存中，同时，Linux还需要知道进

5、程地址空间中任何一个虚拟地址区域的来源和当前所在位置，以便能够装入物理内存。                                   图11-1进程的文件信息由于上面这些原因，Linux采用了比较复杂的数据结构跟踪进程的虚拟地址。在进程的task_struct结构中包含一个指向mm_struct结构的指针。进程的mm_struct则包含装入的可执行映象信息以及进程的页表指针。该结构还包含有指向vm_area_struct结构的几个指针，每个vm_area_struct代表进程的一个虚拟地址区域。图11-2是某个进程的虚

6、拟内存简化布局以及相应的进程数据结构。从图中可以看出，系统以虚拟内存地址的降序排列vm_area_struct。每个虚拟内存区域可能来源不同，有的可能来自映象，有的可能来自共享库，而有的则可能是动态分配的内存区。因此，Linux利用了虚拟内存处理例程（vm_ops）来抽象对不同来源虚拟内存的处理方法。                              图11-2进程的虚拟内存示意在进程的运行过程中，Linux要经常为进程分配虚拟地址区域，或者因为从交换文件中装入内存而修改虚拟地址信息，因此，vm_area_struct结构

7、的访问时间就成了性能的关键因素。为此，除链表结构外，Linux还利用AVL（Adelson-VelskiiandLandis）树组织vm_area_struct。通过这种树结构，Linux可以快速定位某个虚拟内存地址，但在该树中插入或删除节点需要花费较多的时间。当进程利用系统调用动态分配内存时，Linux首先分配一个vm_area_struct结构，并链接到进程的虚拟内存链表中，当后续的指令访问这一内存区域时，因为Linux尚未分配相应的物理内存，因此处理器在进行虚拟地址到物理地址的映射时会产生页故障（详细内容可参阅第十章），当L

8、inux处理这一页故障时，就可以为新的虚拟内存区分配实际的物理内存。2：关于线程(每个进程有一个主执行线程,它负责其它线程的创建和撤消,并能够有效的控制其它线程的执行过程)和进程概念紧密相关的概念是线程。线程可看成是进程中指令的不同执行路线。例如，