《操作系统》课件-8.ppt

* 第8章 实例分析：Linux操作系统 1. 2. 3. 本章讲述内容： 4. Linux的三种进程调度策略及消息队列； Linux的多级页表地址转换机制 ； Linux的文件系统Ext2和虚拟文件系统VFS ； Linux对字符设备和块设备的管理 。 8.1 Linux的处理机管理 8.1.1 Linux的进程 Linux进程的两种运行模式 1. Linux里，当进程运行用户程序时，称为“用户模式”；当进程运行中出现系统调用或中断事件，转去执行操作系统内核程序时，称为“核心模式”。进程在核心模式时，从事资源管理及各种控制活动；在用户模式时，在操作系统管理和控制下做自己的工作。 . . 在Linux里处理机有两种运行状态：在核心态，CPU执行操作系统的程序；在用户态，CPU执行用户程序。这两种运行状态，会在一定时机按需要进行转换。 . Linux把进程定义为是“程序运行的一个实例”。进程竞争并占用系统资源，向系统提出各种请求服务；进程也是调度单位，任何时刻只有一个进程在CPU上运行。 Linux进程实体的组成 2. . Linux中，每个进程是一个任务(task)，有四个部分：进程描述符，即进程控制块；进程专用的系统堆栈空间；正文段，即供进程执行的程序段；进程专用的数据段和用户堆栈空间。 Linux进程的四个部分 . 在Linux中，进程描述符是一个结构类型的数据结构：task_struct，主要有以下信息： 接收的信号 进程队列指针 CPU的现场保护区 与文件系统有关的信息 产生一个新进程时，系统就分配总量为8KB的空间 (即两个连续的内存块)，用于存放进程描述符和组成系统堆栈。进程因系统调用进入Linux内核时(这时CPU被切换成核心态)，就使用系统堆栈。 . . 进程描述符和核心栈 两个连续的 物理块(8KB) 堆栈 进程描述符 进程的核 心栈(7KB) (1KB) Linux对进程描述符的管理 Linux在内核存储区里开辟一个指针数组task，长度为NR_TASKS，每个数组元素里存放一个已创建进程的进程描述符地址。即每个数组元素都指向一个已创建进程的进程描述符，通过它，就可以找到当前系统中所有进程的进程描述符。 一个进程描述符 一个进程描述符 一个进程描述符 NR_TASKS 个元素 指针数组task Linux进程描述符的内容 3. . . 进程标识 . 进程状态 . . . . 进程调度信息 进程家族关系 暂停状态：运行进程由于接收到一个信号，执行被暂时停止。处于该状态的进程，只能由来自另一个进程发来的信号改变成就绪状态。 不可中断状态：这是另外一种阻塞状态。处于这种状态的进程，表示进程不能被信号中断，而是在等待硬件条件的到来。 可中断状态：进程由于等待某些条件，而处于这种阻塞状态，直到那些条件出现将其唤醒。 4. Linux的进程状态 可运行状态：进程已做好了运行的准备。该状态实际上包含两个状态，要么在CPU上运行（为执行状态），要么已经做好准备，随时可以投入运行（为就绪状态）。 暂停状态 可中断状态 不可中断状态 僵死状态 可运行状态 就绪 执行 调度 被抢先 创建 事件 信号 终止 信号或事件 信号 . . . . . 僵死状态：进程已经被终止，正在结束中。 5. Linux的进程族系 Linux系统初启时，自动建立系统的第一个进程：初始化进程。之后，所有的进程都由它以及它的子孙创建。因此，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。 8.1.2 Linux的进程调度 1. SCHED_FIFO—实时进程的先进先出调度策略 SCHED_FIFO是一种抢占式的调度策略。原则上，把CPU分给进程后，该进程就占用CPU直到释放为止。但若在此期间另有更高优先级的FIFO进程就绪，那就会把CPU抢夺过来。若有多个进程都有最高优先级，那就选择等待时间最长的投入运行。该调度策略适合实时进程，它们对时间性要求较强，每次运行所需的时间较短。 SCHED_RR—实时进程的轮转调度 SCHED_RR是一种抢占式的调度策略。分配给进程一个时间片后，若在此期间有另一个更高优先级的RR进程就绪，那么就允许它抢夺过CPU投入运行。若有多个进程都具有最高优先级，那就选择其中等待时间最长的投入运行。可见，SCHED_RR调度策略适合于每次运行需要时间较长的