更新了一个版本,主要修改了进程状态和VFS。在我的资源中可看到。
自己写的linux内核总结,主要是概念性的解释,可帮助理解内核各块的机制,细节忽略。主要包括:
系统调用
内存管理
进程管理
虚拟文件系统(VFS)
信号机制
内核初始化过程(这块很简略)
内核是基于杭州中天微的ckcore linux2.6.30的移植版本。本人对内核囫囵吞枣,忘各位指教。
Linux内核是操作系统的核心部分,它负责管理计算机的硬件资源并提供服务给用户空间的应用程序。这个PPT课件详细介绍了Linux内核的一些关键概念,包括系统调用、内存管理、进程管理、虚拟文件系统(VFS)、信号机制以及内核初始化过程。以下是这些主题的深入解析:
1. **系统调用**:
- 系统调用是用户程序与操作系统交互的桥梁,允许用户程序请求操作系统服务,如创建进程、读写文件等。
- 在Linux中,系统调用通过执行陷阱异常指令(如"trap 0")触发,改变CPU状态从用户态转为内核态,执行相应的内核函数,然后返回用户态。
2. **内存管理**:
- Linux内核采用页式内存管理,通过MMU(内存管理单元)进行地址转换,使得虚拟地址与物理地址分离,提高内存利用率和安全性。
- COW(Copy-On-Write)技术用于进程间的内存共享,直到其中一个进程尝试修改时才会复制数据。
3. **进程管理**:
- 进程是系统中正在执行的程序实例,内核负责创建、销毁、调度进程。
- `fork()`系统调用创建新进程,`exec()`用于替换当前进程的内存映像,加载新的可执行文件。
- 进程状态包括运行、就绪、阻塞等,内核通过调度算法决定哪个进程获得CPU时间片。
4. **虚拟文件系统(VFS)**:
- VFS提供了一种统一的接口,让各种不同的文件系统能透明地被操作系统和应用程序使用。
- 它抽象出通用的文件操作,如打开、关闭、读写等,使得不同类型的硬件存储设备(如硬盘、网络文件系统)可以统一管理。
5. **信号机制**:
- 信号是一种异步通信方式,用于进程间通信和异常处理。
- 信号允许进程通知另一个进程发生了特定事件,如进程结束、资源可用等。
6. **内核初始化过程**:
- 内核启动时会执行一系列初始化步骤,包括设置基本数据结构、初始化硬件设备、注册驱动等。
- 在PPT中提到的ckcore是杭州中天微的CPU,其特权指令用于控制CPU状态。
7. **用户态和内核态**:
- 用户态是普通程序运行的状态,权限受限,不能直接访问硬件。
- 内核态则拥有所有权限,可以直接操作硬件,一般由系统调用进入。
8. **安全性和设备交互**:
- Linux通过区分用户态和内核态来防止用户程序误操作硬件或非法访问内存,确保系统稳定性。
- 用户程序通过系统调用来间接与硬件交互,增加了系统的安全性。
9. **API和系统调用**:
- 应用程序通常使用库函数(如C标准库)提供的API,这些API内部封装了系统调用,简化了开发者的工作。
这个PPT内容全面且基础,适合初学者理解Linux内核的基本工作原理。学习这些知识有助于深入理解操作系统是如何管理资源、协调进程、以及提供高效服务的。