Linux内核结构与进程管理.ppt

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Linux内核结构与进程管理,Linux系统结构,Linuxkernel:

开放源代码的linux操作系统内核，目前版本为2.6,Linux内核组成,1.进程调度程序（SCHED）负责控制进程访问CPU。

保证进程能够公平地访问CPU，同时保证内核可以准时执行一些必需的硬件操作。

2.内核管理程序（MM）使多个进程可以安全地共享机器的主存系统，并支持虚拟内存。

3.虚拟文件系统（VFS）。

通过提供一个所有设备的公共文件接口，VFS抽象了不同硬件设备的细节。

此外，VFS支持与其他操作系统兼容的不同的文件系统格式。

4.网络接口（NET）提供对许多建网标准和网络硬件的访问。

5.进程间通信（IPC）子系统为进程与进程之间的通信提供了一些机制。

这些子系统虽然实现的功能相对独立，但存在着较强的依赖性（调用依赖模块中相应的函数），所以说linux内核是单块结构（monolithic）的，而windows体系结构是微内核（microkernel）的。

Linux启动流程,从BIOS到KERNELMBRKERNELKERNEL自解压内核初始化内核启动（start_kernel函数，在linux内核源代码树的/usr/src/linux/init/main.c中）2.内核启动：

创建1进程并执行，由它创建若干内核线程（kernelthread），然后装入并执行程序/sbin/init（变成一个用户进程）。

此后，init根据/etc/inittab配置文件来执行相应的脚本进行系统初始化，如设置键盘、字体，装载模块，设置网络等对于Redhat来说，执行的顺序为：

/etc/rc.d/rc.sysinit#由init执行的第一个脚本/etc/rc.d/rc$RUNLEVEL#$RUNLEVEL为缺省的运行模式/etc/rc.d/rc.local#运行模式2、3、5时会运行的脚本/sbin/mingetty（或getty）#等待用户登录/etc/inittab中指定了系统的运行级别（RUNLEVEL），init根据运行级别启动相关的服务（一些后台进程），实现不同的功能。

RUNLEVEL:

060：

halt，1：

单用户，2：

多用户，3：

多用户并启动NFS服务4：

保留，5：

运行xdm（Xwindow）以图形界面方式登录6：

reboot,Linux中用户登陆流程,linux进程的四要素,程序PCB地址空间系统堆栈空间PCB：

进程创建时内核为其分配的一个核心数据结构，进程自身不能直接存取。

系统堆栈空间：

进程运行在核心态时使用的堆栈，和PCB连在一起，共8KB，其中PCB约占1000字节，系统堆栈空间约占7200字节。

2.2内核中linux进程个数有最大值限制（4092）。

但2.4以后，系统中的进程个数受限于系统的物理内存数，即限定所有进程的PCB及系统堆栈（8K）占用的空间1/2的物理内存总和。

例64M内存：

进程数64M/2/8K=4K,PCB中的重要信息,身份信息：

pid,uid,gid,euid,egid等；状态信息：

running,interruptible,non-interruptible,stopped,zombie调度信息：

policy,priority,rt_priorty,need_reschedpolicy即进程的类别，分SCHED_FIFO,SCHED_RR,SCHED_OTHER三种，前两种为实时进程，后一种为非实时进程IPC信息：

如定义对某些信号的处理等家族信息：

父进程、兄弟进程、子进程信息时钟和定时信息文件系统存储管理,进程的创建,进程创建：

fork,clone,vfork父子进程共享资源的形式a.不共享（fork时缺省）b.部分共享c.完全共享（线程）,#includeintmyvar=0;voidmain（）intpid;pid=fork（）;/systemcallif（pid0）/erroroccurredprintf（“forkfailed.”）;exit（-1）;/systemcallelseif（pid=0）/childprocessprintf（“childprocessexecutingn”）;myvar=1;else/parentprocesswait（）;/systemcall,waitforchildrencompletionprintf（“childcomplete.”）;myvar+;printf（“father,myvar=%d”,myvar）;exit（0）;,fork实例,进程调度,调度时机a.用户进程自愿放弃CPU，如执行sleep（）系统调用；b.系统调用中，需要等待时，直接调用schedule（）进行调度；c.系统调用、中断或异常处理完成后，返回到用户空间前，若当前进程的PCB中的need_resched=1，则发生调度；调度策略：

基于进程的权值（weight，即动态优先级）实时进程：

weight=1000+rt_priority（1000）分时进程：

weight=counter+20nice（1000）其中：

rt_priority：

是实时进程的优先级counter：

进程还剩余的时间片值nice:

进程优先级的调整值（均在进程的PCB中标识）,