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嵌入式linux內(nèi)核的五個(gè)子系統(tǒng) |
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Linux內(nèi)核主要由進(jìn)程調(diào)度（SCHED）、內(nèi)存管理（MM）、虛擬文件系統(tǒng)（VFS）、網(wǎng)絡(luò)接口（NET）和進(jìn)程間通信（IPC）5個(gè)子系統(tǒng)組成，如圖1所示。 1．進(jìn)程調(diào)度 進(jìn)程調(diào)度控制系統(tǒng)中的多個(gè)進(jìn)程對(duì)CPU的訪問，使得多個(gè)進(jìn)程能在CPU中“微觀串行，宏觀并行”地執(zhí)行。進(jìn)程調(diào)度處于系統(tǒng)的中心位置，內(nèi)核中其他的子系統(tǒng)都依賴它，因?yàn)槊總�(gè)子系統(tǒng)都需要掛起或恢復(fù)進(jìn)程。 如上圖2所示，Linux的進(jìn)程在幾個(gè)狀態(tài)間進(jìn)行切換。在設(shè)備驅(qū)動(dòng)編程中，當(dāng)請(qǐng)求的資源不能得到滿足時(shí)，驅(qū)動(dòng)一般會(huì)調(diào)度其他進(jìn)程執(zhí)行，并使本進(jìn)程進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直到它請(qǐng)求的資源被釋放，才會(huì)被喚醒而進(jìn)入就緒態(tài)。睡眠分成可被打斷的睡眠和不可被打斷的睡眠，兩者的區(qū)別在于可被打斷的睡眠在收到信號(hào)的時(shí)候會(huì)醒。 在設(shè)備驅(qū)動(dòng)編程中，當(dāng)請(qǐng)求的資源不能得到滿足時(shí)，驅(qū)動(dòng)一般會(huì)調(diào)度其他進(jìn)程執(zhí)行，其對(duì)應(yīng)進(jìn)程進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直到它請(qǐng)求的資源被釋放，才會(huì)被喚醒而進(jìn)入就緒態(tài)。 設(shè)備驅(qū)動(dòng)中，如果需要幾個(gè)并發(fā)執(zhí)行的任務(wù)，可以啟動(dòng)內(nèi)核線程，啟動(dòng)內(nèi)核線程的函數(shù)為： pid_t kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags); 2．內(nèi)存管理 內(nèi)存管理的主要作用是控制多個(gè)進(jìn)程安全地共享主內(nèi)存區(qū)域。當(dāng)CPU提供內(nèi)存管理單元（MMU）時(shí)，Linux內(nèi)存管理完成為每個(gè)進(jìn)程進(jìn)行虛擬內(nèi)存到物理內(nèi)存的轉(zhuǎn)換。Linux 2.6引入了對(duì)無MMU CPU的支持。 如下圖3所示，一般而言，Linux的每個(gè)進(jìn)程享有4GB的內(nèi)存空間，0～3GB屬于用戶空間，3～4GB屬于內(nèi)核空間，內(nèi)核空間對(duì)常規(guī)內(nèi)存、I/O設(shè)備內(nèi)存以及高端內(nèi)存存在不同的處理方式。 3．虛擬文件系統(tǒng) 如下圖4所示，Linux虛擬文件系統(tǒng)（VFS）隱藏各種了硬件的具體細(xì)節(jié)，為所有的設(shè)備提供了統(tǒng)一的接口。而且，它獨(dú)立于各個(gè)具體的文件系統(tǒng)，是對(duì)各種文件系統(tǒng)的一個(gè)抽象，它使用超 級(jí)塊super block存放文件系統(tǒng)相關(guān)信息，使用索引節(jié)點(diǎn)inode存放文件的物理信息，使用目錄項(xiàng)dentry存放文件的邏輯信息。 4．網(wǎng)絡(luò)接口 網(wǎng)絡(luò)接口提供了對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的存取和各種網(wǎng)絡(luò)硬件的支持。如下圖5所示，在Linux中網(wǎng)絡(luò)接口可分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部分負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)每一種可能的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備通信，每一種可能的硬件設(shè)備都有相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。 5．進(jìn)程通信 進(jìn)程通信支持提供進(jìn)程之間的通信，Linux支持進(jìn)程間的多種通信機(jī)制，包含信號(hào)量、共享內(nèi)存、管道等，這些機(jī)制可協(xié)助多個(gè)進(jìn)程、多資源的互斥訪問、進(jìn)程間的同步和消息傳遞。 Linux內(nèi)核的5個(gè)組成部分之間的依賴關(guān)系如下。 ·進(jìn)程調(diào)度與內(nèi)存管理之間的關(guān)系：這兩個(gè)子系統(tǒng)互相依賴。在多道程序環(huán)境下，程序要運(yùn)行必須為之創(chuàng)建進(jìn)程，而創(chuàng)建進(jìn)程的第一件事情，就是將程序和數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存。 ·進(jìn)程間通信與內(nèi)存管理的關(guān)系：進(jìn)程間通信子系統(tǒng)要依賴內(nèi)存管理支持共享內(nèi)存通信機(jī)制，這種機(jī)制允許兩個(gè)進(jìn)程除了擁有自己的私有空間，還可以存取共同的內(nèi)存區(qū)域。 ·虛擬文件系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)接口之間的關(guān)系：虛擬文件系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)接口支持網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NFS)，也利用內(nèi)存管理支持RAMDISK設(shè)備。 ·內(nèi)存管理與虛擬文件系統(tǒng)之間的關(guān)系：內(nèi)存管理利用虛擬文件系統(tǒng)支持交換，交換進(jìn)程（swapd）定期由調(diào)度程序調(diào)度，這也是內(nèi)存管理依賴于進(jìn)程調(diào)度的惟一原因。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程存取的內(nèi)存映射被換出時(shí)，內(nèi)存管理向文件系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求，同時(shí)，掛起當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程。 除了這些依賴關(guān)系外，內(nèi)核中的所有子系統(tǒng)還要依賴于一些共同的資源。這些資源包括所有子系統(tǒng)都用到的例程，如分配和釋放內(nèi)存空間的函數(shù)、打印警告或錯(cuò)誤信息的函數(shù)及系統(tǒng)提供的調(diào)試?yán)痰取?/p> 熱點(diǎn)鏈接：
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