 |
|
嵌入式linux內核的五個子系統 |
|
|
Linux內核主要由進程調度（SCHED）、內存管理（MM）、虛擬文件系統（VFS）、網絡接口（NET）和進程間通信（IPC）5個子系統組成，如圖1所示。 1．進程調度 進程調度控制系統中的多個進程對CPU的訪問，使得多個進程能在CPU中“微觀串行，宏觀并行”地執行。進程調度處于系統的中心位置，內核中其他的子系統都依賴它，因為每個子系統都需要掛起或恢復進程。 如上圖2所示，Linux的進程在幾個狀態間進行切換。在設備驅動編程中，當請求的資源不能得到滿足時，驅動一般會調度其他進程執行，并使本進程進入睡眠狀態，直到它請求的資源被釋放，才會被喚醒而進入就緒態。睡眠分成可被打斷的睡眠和不可被打斷的睡眠，兩者的區別在于可被打斷的睡眠在收到信號的時候會醒。 在設備驅動編程中，當請求的資源不能得到滿足時，驅動一般會調度其他進程執行，其對應進程進入睡眠狀態，直到它請求的資源被釋放，才會被喚醒而進入就緒態。 設備驅動中，如果需要幾個并發執行的任務，可以啟動內核線程，啟動內核線程的函數為： pid_t kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags); 2．內存管理 內存管理的主要作用是控制多個進程安全地共享主內存區域。當CPU提供內存管理單元（MMU）時，Linux內存管理完成為每個進程進行虛擬內存到物理內存的轉換。Linux 2.6引入了對無MMU CPU的支持。 如下圖3所示，一般而言，Linux的每個進程享有4GB的內存空間，0～3GB屬于用戶空間，3～4GB屬于內核空間，內核空間對常規內存、I/O設備內存以及高端內存存在不同的處理方式。 3．虛擬文件系統 如下圖4所示，Linux虛擬文件系統（VFS）隱藏各種了硬件的具體細節，為所有的設備提供了統一的接口。而且，它獨立于各個具體的文件系統，是對各種文件系統的一個抽象，它使用超 級塊super block存放文件系統相關信息，使用索引節點inode存放文件的物理信息，使用目錄項dentry存放文件的邏輯信息。 4．網絡接口 網絡接口提供了對各種網絡標準的存取和各種網絡硬件的支持。如下圖5所示，在Linux中網絡接口可分為網絡協議和網絡驅動程序，網絡協議部分負責實現每一種可能的網絡傳輸協議，網絡設備驅動程序負責與硬件設備通信，每一種可能的硬件設備都有相應的設備驅動程序。 5．進程通信 進程通信支持提供進程之間的通信，Linux支持進程間的多種通信機制，包含信號量、共享內存、管道等，這些機制可協助多個進程、多資源的互斥訪問、進程間的同步和消息傳遞。 Linux內核的5個組成部分之間的依賴關系如下。 ·進程調度與內存管理之間的關系：這兩個子系統互相依賴。在多道程序環境下，程序要運行必須為之創建進程，而創建進程的第一件事情，就是將程序和數據裝入內存。 ·進程間通信與內存管理的關系：進程間通信子系統要依賴內存管理支持共享內存通信機制，這種機制允許兩個進程除了擁有自己的私有空間，還可以存取共同的內存區域。 ·虛擬文件系統與網絡接口之間的關系：虛擬文件系統利用網絡接口支持網絡文件系統(NFS)，也利用內存管理支持RAMDISK設備。 ·內存管理與虛擬文件系統之間的關系：內存管理利用虛擬文件系統支持交換，交換進程（swapd）定期由調度程序調度，這也是內存管理依賴于進程調度的惟一原因。當一個進程存取的內存映射被換出時，內存管理向文件系統發出請求，同時，掛起當前正在運行的進程。 除了這些依賴關系外，內核中的所有子系統還要依賴于一些共同的資源。這些資源包括所有子系統都用到的例程，如分配和釋放內存空間的函數、打印警告或錯誤信息的函數及系統提供的調試例程等。 熱點鏈接：
1、如何分析Linux內核源碼 |
