嵌入式课件之——第6章_Linux操作系统基础

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1、第6章Linux操作系统基础主要内容1324Linux操作系统概述Linux内核的结构Linux设备管理Linux的使用6.1.1Linux操作系统的产生及发展1990年，LinusTorvalds首次接触Minix；1991年，LinusTorvalds开始在Minix上编写各种驱动程序等操作系统内核组件；1991年，LinusTorvalds公开了Linux内核；1993年，Linux1.0版发行，Linux转向GPL版权协议；1994年，Linux的第一个商业发行版Slackware问世；1996年，美国国家标准技术局的计算机系统实验室确认Lin

2、ux版本1.2.13符合POSIX标准；1999年，Linux的简体中文发行版相继问世；2001年，Linux2.4版内核发布；2003年，Linux2.6版内核发布。6.1.2Linux操作系统的特点自由开放软件真正的多任务多用户UNIX的完整实现完全符合POSIX标准良好的用户界面强大的网络功能良好的可移植性设备独立性主要内容1324Linux操作系统概述Linux内核的结构Linux设备管理Linux的使用操作系统内核的结构模式可分为两种：整体式的单内核模式单内核也叫集中式操作系统。以提高系统执行效率为设计理念，缺点是系统升级比较困难。层次式的微

3、内核模式微内核是指把操作系统结构中的内存管理、设备管理、文件系统等高级服务功能尽可能地从内核中分离出来，变成几个独立的非内核模块，而在内核中只保留少量最基本的功能，使内核变得简洁可靠。6.2Linux内核的结构Linux采用的是单内核模式，Linux内核主要由五个子系统组成：进程调度，内存管理，虚拟文件系统，网络接口，进程间通信。6.2.1进程调度进程调度控制进程对CPU的访问。采用适当的调度策略使各进程能够合理的使用CPU。进程的定义一个进程是一个程序的一次执行过程。Linux进程的状态可运行状态、等待状态、暂停状态、僵死状态Linux下进程的结构数

4、据段、堆栈段和代码段Linux进程的种类交互进程、批处理进程、守护进程Linux进程的创建fork()函数进程所有操作都要依赖进程控制块task_struct结构，task_struct结构是进程实体的核心，是进程存在的唯一标志。6.2.2内存管理内存管理（MM）允许多个进程安全的共享主内存区域。Linux的内存管理支持虚拟内存。Linux虚拟内存的实现需要6种机制的支持：地址映射机制、内存分配回收机制、缓存和刷新机制、请求页机制、交换机制和内存共享机制。6.2.3虚拟文件系统Linux的文件系统由两层结构组成。第一层是虚拟文件系统(VFS)，第二层是

5、各种不同的具体文件系统。6.2.4进程间通信信号机制管道消息队列命名管道信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，是进程间通信机制中唯一的异步通信机制。用于发送信号的主要系统函数有：kill()、raise()、sigqueue()、alarm()、setitimer()以及abort()。管道是利用有公共祖先的进程之间的共享文件描述符进行的一种通讯方式。命名管道不同于管道之处在于它提供一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存在于文件系统中。消息队列实际上就是一个消息的链表。每个消息队列都有一个队列头，用结构structmsg_queue来描述。目前主

6、要有两种类型的消息队列：POSIX消息队列和系统V消息队列。6.2.5网络接口Linux的网络接口分为四部分：网络设备接口、网络接口核心、网络协议族以及网络接口socket层。TCP/IP协议栈四层模型Socket套接字TCP/IP协议遵守一个四层的模型概念：网络接口层、互联层、传输层和应用层。Socket接口是TCP/IP网络的API，定义了许多函数或例程，程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。套接字基本上有三种类型，分别是数据流套接字、数据报套接字和原始套接字。6.2.6各个子系统之间的依赖关系进程调度与内存管理之间的关系：这两个子系

7、统互相依赖。在多道程序环境下，程序要运行必须为之创建进程，而创建进程的第一件事情，就是将程序和数据装入内存。进程间通信与内存管理的关系：进程间通信子系统要依赖内存管理支持共享内存通信机制，这种机制允许两个进程除了拥有自己的私有空间，还可以存取共同的内存区域。虚拟文件系统与网络接口之间的关系：虚拟文件系统利用网络接口支持网络文件系统(NFS),也利用内存管理支持RAMDISK设备。内存管理与虚拟文件系统之间的关系：内存管理利用虚拟文件系统支持交换，交换进程定期由调度程序调度，这也是内存管理依赖于进程调度的唯一原因。当一个进程存取的内存映射被换出时，内存管

8、理向文件系统发出请求，同时，挂起当前正在运行的进程。主要内容1324Linux操作系统概述Li