Linux操作系统源代码详细分析
opencl_linux编程代码_模板及概述说明
opencl linux编程代码模板及概述说明1. 引言1.1 概述在计算机科学领域，随着关于大规模数据处理和并行计算的需求不断增长，OpenCL (Open Computing Language) 作为一个开放标准被广泛应用于跨平台并行编程。
它提供了一个高性能、可移植性强的编程模型，可以利用多核CPU、图形处理器（GPU）和其他加速器设备进行高效的并发计算。
本文将详细介绍在Linux操作系统下使用OpenCL进行编程的相关知识和技巧。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分。
第一部分是引言，对整篇文章进行简要介绍，并说明文章的结构和目标。
第二部分将深入探讨OpenCL编程的概念和架构，帮助读者理解其基本原理以及如何使用OpenCL实现并行计算。
第三部分将指导读者如何在Linux环境下配置OpenCL开发环境，并提供具体步骤以及常见问题解答。
第四部分将通过三个示例程序来展示OpenCL在实际应用中的灵活性和优势：向量加法运算、矩阵乘法运算以及图像处理算法加速。
最后一部分总结全文内容，并展望OpenCL在Linux编程中的未来应用前景。
1.3 目的本文的目的是帮助读者了解并掌握在Linux操作系统下使用OpenCL进行并行编程的基本知识。
通过详细介绍OpenCL编程概念、代码模板以及示例程序，读者将能够更好地理解OpenCL的核心概念和使用方法，并能够自己动手实践和优化OpenCL程序。
同时，本文也旨在展望未来OpenCL在Linux编程领域的发展趋势，为读者提供进一步学习和研究的方向。
2. OpenCL编程概述2.1 OpenCL简介OpenCL（开放式计算语言）是一种并行计算编程框架，它允许在不同类型的硬件上进行高性能计算。
它通过定义平台和设备层次结构来支持跨多个处理单元的并行计算。
OpenCL是一个开放标准，被广泛应用于GPU、CPU和其他加速设备上的并行计算任务。
2.2 OpenCL架构OpenCL架构由三个主要组件组成：主机、设备和内核。
Linux 内核2.4版源代码分析大全
4．4．4 如何使传统管理方式依然有效
4．4．5 内核实现综述
4．4．6 核心结构与变量
4．4．7 devfs节点注册函数
4．4．8 编写采用devfs的设备驱动程序
4，5 块设备的请求队列
4．5．1 相关结构及请求队列的初始化
4．6．1 构造ioctl命令字
4．6．2 ioctl的实现过程
4．6．3 ioctl的上层处理函数
4．6．4 ioctl的底层处理函数
4．7 I／O端口的资源分配与操作
4．7．1 I／O端口概述
4．7．2 Linux系统中的I／O空间分配
4．7．3 端口操作函数
4．9．4 设备的使用
4．9．5 驱动程序编写实例
4．10 块设备驱动程序的实现
4．10．1 设备功能
4．10．2 编写块设备的函数接口fops
4．10．3 设备接口注册与初始化
第5章 Linux系统初始化
5．1 系统引导
1，13 系统调用
1．13．1 与系统调用有关的数据结构和
函数
1．13．2 进程的系统调用命令是如何转换为
INT0x80中断请求的
1．13．3 系统调用功能模块的初始化
1．13．4 Linux内部是如何分别为各种系统
调用服务的
4．1．2 与外设的数据交流方
4．1．3 字符设备与块设备
4．1．4 主设备号和次设备号
4．1．5 本章内容分配
4．2 设备文件
4．2．1 基本设备文件的设备访问流程
4．2．2 设备驱动程序接口
4．2．3 块设备文件接口
linux源代码分析
linux源代码分析Linux源代码是Linux操作系统的基础，它是开源的，其源代码可以被任何人查看、分析和修改。
Linux源代码的分析对于了解Linux操作系统的原理和机制非常有帮助。
在本文中，我将对Linux源代码进行分析，介绍其结构、特点以及一些常见的模块。
首先，我们来了解一下Linux源代码的目录结构。
Linux源代码的根目录是一个包含各种子目录的层次结构。
其中，arch目录包含了与硬件体系结构相关的代码；block目录包含了与块设备相关的代码；fs目录包含了文件系统相关的代码等等。
每个子目录下又有更详细的子目录，以及各种源代码文件。
Linux源代码的特点之一是它的模块化。
Linux操作系统是由许多独立的模块组成的，每个模块负责完成特定的功能。
这种模块化的设计使得Linux操作系统更容易理解和维护。
例如，网络模块负责处理与网络相关的功能，文件系统模块负责处理文件系统相关的功能，设备驱动程序模块负责处理硬件设备的驱动等等。
通过分析这些模块的源代码，我们能够深入了解Linux操作系统的各个功能组成。
在Linux源代码中，有一些常见的模块是非常重要的，例如进程调度模块、内存管理模块和文件系统模块。
进程调度模块负责为不同的进程分配CPU时间，实现多任务处理能力。
内存管理模块负责管理系统的内存资源，包括内存的分配和释放。
文件系统模块负责处理文件的读写操作，提供文件系统的功能。
通过对这些重要模块的源代码进行分析，我们可以更加全面地了解Linux操作系统的内部工作原理。
除了这些模块以外，Linux源代码还包含了许多其他的功能和模块，例如设备驱动程序、网络协议栈、系统调用等等。
这些模块共同组成了一个完整的操作系统，为用户提供了丰富的功能和服务。
对于分析Linux源代码，我们可以使用一些工具和方法来辅助。
例如，我们可以使用文本编辑器来查看和修改源代码文件，使用编译器来编译和运行代码，使用调试器来调试代码等等。
linux下的stdin,stdout,stderr
用户操作Linux 下stdin stdout stderr 的由来收藏现在就从linux kernel的源代码的角度来分析该。
二:fork()与execve()中stderr,stdio.stdout的继承关系其实用继承这个词好像不太准确,要准确一点,可能复制更适合.首先有二点:1:父进程fork出子进程后,是共享所有文件描述符的(实际上也包括socket)2:进程在execve后,除了用O_CLOEXEC标志打开的文件外,其它的文件描述符都是会复制到下个执行序列(注意这里不会产生一个新进程,只是将旧的进程替换了)下面我们从代码中找依据来论证以上的两个观点.对于第一点:我们在分析进程创建的时候,已经说过,如果父过程在创建子进程的时候带了CLONE_FILE S标志的时候,会和父进程共享task->files.如果没有定义,就会复制父进程的task->files.无论是哪种情况,父子进程的环境都是相同的.代码如下:static int copy_files(unsigned long clone_flags, struct task_struct * tsk) {struct files_struct *oldf, *newf;int error = 0;oldf = current->files;if (!oldf)goto out;if (clone_flags & CLONE_FILES) {atomic_inc(&oldf->count);goto out;}tsk->files = NULL;newf = dup_fd(oldf, &error);if (!newf)goto out;tsk->files = newf;error = 0;out:return error;}从上面的代码可以看出.如果带CLONE_FILES标志,只是会增加它的引用计数.否则,打开的文件描符述会全部复制.对于二:我们之前同样也分析过sys_execve().如果有不太熟悉的,到本站找到相关文章进行阅读.在这里不再详细说明整个流程.相关代码如下:static void flush_old_files(struct files_struct * files){long j = -1;struct fdtable *fdt;spin_lock(&files->file_lock);for (;;) {unsigned long set, i;j++;i = j * __NFDBITS;fdt = files_fdtable(files);if (i >= fdt->max_fds)break;set = fdt->close_on_exec->fds_bits[j];if (!set)continue;fdt->close_on_exec->fds_bits[j] = 0;spin_unlock(&files->file_lock);for ( ; set ; i++,set >>= 1) {if (set & 1) {sys_close(i);}}spin_lock(&files->file_lock);}spin_unlock(&files->file_lock);}该函数会将刷新旧环境的文件描述符信息.如果该文件描述符在fdt->close_on_exec被置位,就将其关闭.然后,我们来跟踪一下,在什么样的情况下,才会将fdt->close_on_exec的相关位置1. 在sys_open() àget_unused_fd_flags():int get_unused_fd_flags(int flags){………….if (flags & O_CLOEXEC)FD_SET(fd, fdt->close_on_exec);elseFD_CLR(fd, fdt->close_on_exec);……}只有在带O_CLOEXEC打开的文件描述符,才会在execve()中被关闭.三:用户空间的stderr,stdio.stdout初始化论证完上面的二个观点之后,后面的就很容易分析了.我们先来分析一下,在用户空间中,prin tf是可以使用的.哪它的stderr,stdio.stdout到底是从哪点来的呢?我们知道,用户空间的所有进程都是从init进程fork出来的.因此,它都是继承了init进程的相关文件描述符.因此,问题都落在,init进程的stderr,stdio.stdout是在何时被设置的?首先,我们来看一下内核中的第一个进程.它所代码的task_struct结构如下所示:#define INIT_TASK(tsk){.state = 0,.stack = &init_thread_info,.usage = ATOMIC_INIT(2),.flags = 0,.lock_depth = -1,.prio = MAX_PRIO-20,.static_prio = MAX_PRIO-20,.normal_prio = MAX_PRIO-20,.policy = SCHED_NORMAL,.cpus_allowed = CPU_MASK_ALL,……..files = &init_files,……}它所有的文件描述符信息都是在init_files中的,定义如下:static struct files_struct init_files = INIT_FILES;#define INIT_FILES{.count = ATOMIC_INIT(1),.fdt = &init_files.fdtab,.fdtab = INIT_FDTABLE,.file_lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(init_task.file_lock),.next_fd = 0,.close_on_exec_init = { { 0, } },.open_fds_init = { { 0, } },.fd_array = { NULL, }}我们从这里可以看到,内核的第一进程是没有带打开文件信息的.我们来看一下用户空间的init进程的创建过程:Start_kernel() -àrest_init()中代码片段如下:static void noinline __init_refok rest_init(void)__releases(kernel_lock){int pid;kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS | CLONE_SIGHAND);numa_default_policy();pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);kthreadd_task = find_task_by_pid(pid);unlock_kernel();/** The boot idle thread must execute schedule()* at least once to get things moving:*/init_idle_bootup_task(current);preempt_enable_no_resched();schedule();preempt_disable();/* Call into cpu_idle with preempt disabled */cpu_idle();}该函数创建了两个进程,然后本进程将做为idle进程在轮转.在创建kernel_init进程的时候,带的参数是CLONE_FS | CLONE_SIGHAND.它没有携带CLONE_FILES标志.也就是说,kernel_init中的文件描述符信息是从内核第一进程中复制过去的.并不和它共享.以后,kernel_init进程中,任何关于files的打开,都不会影响到父进程.然后在kernel_init() àinit_post()中有:static int noinline init_post(void){ …………if (sys_open((const char __user *) "/dev/console", O_RDWR, 0) < 0)printk(KERN_WARNING "Warning: unable to open an initial co nsole.\n");(void) sys_dup(0);(void) sys_dup(0);…………run_init_process(XXXX);}从上面的代码中可以看到,它先open了/dev/console.在open的时候,会去找进程没使用的最小文件序号.而,当前进程没有打开任何文件,所以sys_open()的时候肯定会找到0.然后,两次调用sys_dup(0)来复制文件描述符0.复制后的文件找述符肯定是1.2.这样,0.1.2就建立起来了.然后这个进程调用run_init_process() àkernel_execve()将当前进程替换成了用户空间的一个进程,这也就是用户空间init进程的由来.此后,用户空间的进程全是它的子孙进程.也就共享了这个0.1.2的文件描述符了.这也就是我们所说的stderr.stdio,stdout.从用户空间写个程序测试一下:#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>main(){int ret;char *ttyname0,*ttyname1,*ttyname2;ttyname0 = ttyname(0);ttyname1 = ttyname(1);ttyname2 = ttyname(2);printf(“file0 : %s\n”,ttyname0);printf(“file1 : %s\n”,ttyname1);printf(“file2 : %s\n”,ttyname2);return;}运行这个程序,我们会看到,0,1,2描述符的信息全为/dev/consle.四:内核创建用户空间进程的过程在内核中创建用户空间进程的相应接口为call_usermodehelper().实现上,它将要创建的进程信息链入一个工作队列中,然后由工作队列处理函数调用kernel _thread()创建一个子进程,然后在这个进程里调用kernel_execve()来创建用户空间进程.在这里要注意工作队列和下半部机制的差别.工作队列是利用一个内核进程来完成工作的,它和下半部无关.也就是说,它并不在一个中断环境中.那就是说,这样创建出来的进程,其实就是内核环境,它没有打开0,1.2的文件描述符.可能也有人会这么说:那我就不在内核环境下创建用户进程不就行了?例如,我在init_module的时候,创建一个内核线程,然后在这个内核线程里,kernel_execv e()一个用户空间进程不就可以了吗?的确,在这样的情况下,创建的进程不是一个内核环境,因为在调用init_module()的时候,已经通过系统调用进入kernel,这时的环境是对应用户进程环境.但是别忘了.在系统调用环境下,再进行系统调用是不会成功的(kernel_execve也对应一个系统调用.)举例印证如下:Mdoule代码:#include <linux/ioport.h>#include <linux/interrupt.h>#include <asm/io.h>#include <linux/serial_core.h>#include <linux/kmod.h>#include <linux/file.h>#include <linux/unistd.h>MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR( "ericxiao:xgr178@" );static int exeuser_init(){int ret;char *argv[] ={"/mnt/hgfs/vm_share/user_test/main",NULL,};char *env[] ={"HOME=/","PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin",NULL,};printk("exeuser_init ...\n");ret = call_usermodehelper(argv[0], argv, env,UMH_WAIT_EXEC);return 0;}static int exeuser_exit(){printk("exeuser_exit ...\n");return 0;}module_init(exeuser_init);module_exit(exeuser_exit);用户空间程序代码:#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>int main(int argc,char *argv[],char *env[]){int i;int fd;int size;char *tty;FILE *confd;char printfmt[4012];system("echo i am coming > /var/console");for(i=0; env[i]!=NULL;i++){sprintf(printfmt,"echo env[%d]:%s. >>/var/console",i,env[i]);system(printfmt);}for(i=0; i<argc ;i++){sprintf(printfmt,"echo arg[%d]:%s. >>/var/console",i,argv[i]);system(printfmt);}tty = ttyname(0);if(tty == NULL)system("echo tty0 is NULL >> /var/console");else{sprintf(printfmt,"echo ttyname0 %s. >>/var/console",tty);system(printfmt);}tty = ttyname(1);if(tty == NULL)system("echo tty1 is NULL >> /var/console");else{sprintf(printfmt,"echo ttyname1 %s. >>/var/console",tty);system(printfmt);}tty = ttyname(2);if(tty == NULL)system("echo tty2 is NULL >> /var/console");else{sprintf(printfmt,"echo ttyname2 %s. >>/var/console",tty);system(printfmt);}tty = ttyname(fd);if(tty == NULL)system("echo fd is NULL >> /var/console");else{sprintf(printfmt,"echo fd %s. >>/var/console",tty);system(printfmt);}return 0;}插入模块过后,调用用户空间的程序,然后这个程序将进程环境输出到/var/console中,完了可以看到.这个进程输出的0,1,2描述符信息全部NULL.千万要注意,在测试的用户空间程序,不能打开文件.这样会破坏该进程的原始文件描述符环境(因为这个问题.狠调了一个晚上,汗颜…).这样.用户空间的printf当然就不能打印出东西了.ps：这位老兄的帖子解了我的一些疑惑。
Linux内核源代码的阅读和工具具体介绍
Linux内核源代码的阅读和工具具体介绍Linux内核源代码的阅读和工具具体介绍Linux的内核源代码可以从很多途径得到。
一般来讲，在安装的linux系统下，/usr/src/linux目录下的东西就是内核源代码。
另外还可以从互连网上下载,解压缩后文件一般也都位于linux目录下。
内核源代码有很多版本，目前最新的版本是2.2.14。
许多人对于阅读Linux内核有一种恐惧感，其实大可不必。
当然，象Linux内核这样大而复杂的系统代码，阅读起来确实有很多困难，但是也不象想象的那么高不可攀。
只要有恒心，困难都是可以克服的。
任何事情做起来都需要有方法和工具。
正确的方法可以指导工作，良好的工具可以事半功倍。
对于Linux内核源代码的阅读也同样如此。
下面我就把自己阅读内核源代码的一点经验介绍一下，最后介绍Window平台下的一种阅读工具。
对于源代码的阅读，要想比较顺利，事先最好对源代码的知识背景有一定的了解。
对于linux内核源代码来讲，基本要求是：⑴操作系统的基本知识；⑵对C语言比较熟悉，最好要有汇编语言的知识和GNUC对标准C的扩展的知识的了解。
另外在阅读之前，还应该知道Linux内核源代码的整体分布情况。
我们知道现代的操作系统一般由进程管理、内存管理、文件系统、驱动程序、网络等组成。
看一下Linux内核源代码就可看出，各个目录大致对应了这些方面。
Linux内核源代码的组成如下（假设相对于linux目录）：arch这个子目录包含了此核心源代码所支持的硬件体系结构相关的核心代码。
如对于X86平台就是i386。
include这个目录包括了核心的大多数include文件。
另外对于每种支持的`体系结构分别有一个子目录。
init此目录包含核心启动代码。
mm此目录包含了所有的内存管理代码。
与具体硬件体系结构相关的内存管理代码位于arch/*/mm目录下，如对应于X86的就是arch/i386/mm/fault.c。
Linux内核源代码(free)
Linux系统的好处 Linux的运行及相关基本概念
什么是Linux？
Linux是一个类Unix（Unix-like）的操作系统， 在1991年发行了它的第一个版本 在Linux内核维护网站上，“What is Linux?”
Portable Operating System Interface Standard 可移植操作系统接口标准 由IEEE制订，并由ISO接受为国际标准。 Institute for Electrical and Electronic Engineers 电气电子工程师学会[美] International Organization for Standardization 国际标准化组织 制定各行各业各种产品和服务的技术规范（国际标准）
Linux简介
什么是Linux？ “Linux”在不同的语境下的含义 Linux发展简史 Linux操作系统的主要内容 Linux版本
内核版本 发行版本
Linux系统的好处 Linux的运行及相关基本概念
“Linux”
在不同的语境下，“Linux”具有不同的内涵，例 如：
Linux发展简史
1991年11月，芬兰赫尔辛基大学的学生 Linus Torvalds写了个小程序，后来取名为Linux，放在 互联网上。他表达了一个愿望，希望借此搞出一 个操作系统的“内核”来，这完全是一个偶然事 件 1993，在一批高水平黑客的参与下，诞生了Linux 1.0 版 1994年，Linux 的第一个商业发行版 Slackware 问 世
基于I386的Linux使用int 0x80进行系统调用
I386系统的基本概念
代码的运行 堆栈的概念 内核态与用户态 中断/异常/系统调用 虚拟内存
Linux KVM虚拟化源代码分析文档
KVM虚拟机源代码分析1，KVM结构及工作原理1.1K VM结构KVM基本结构有两部分组成。
一个是KVM Driver ，已经成为Linux 内核的一个模块。
负责虚拟机的创建，虚拟内存的分配，虚拟CPU寄存器的读写以及虚拟CPU的运行等。
另外一个是稍微修改过的Qemu，用于模拟PC硬件的用户空间组件，提供I/O设备模型以及访问外设的途径。
图1 KVM基本结构KVM基本结构如图1所示。
其中KVM加入到标准的Linux内核中，被组织成Linux中标准的字符设备(/dev/kvm)。
Qemu通KVM提供的LibKvm应用程序接口，通过ioctl系统调用创建和运行虚拟机。
KVM Driver使得整个Linux成为一个虚拟机监控器。
并且在原有的Linux两种执行模式(内核模式和用户模式)的基础上，新增加了客户模式，客户模式拥有自己的内核模式和用户模式。
在虚拟机运行下，三种模式的分工如下：客户模式：执行非I/O的客户代码。
虚拟机运行在客户模式下。
内核模式：实现到客户模式的切换。
处理因为I/O或者其它指令引起的从客户模式的退出。
KVM Driver工作在这种模式下。
用户模式：代表客户执行I/O指令Qemu运行在这种模式下。
在KVM模型中，每一个Guest OS 都作为一个标准的Linux进程，可以使用Linux的进程管理指令管理。
在图1中./dev/kvm在内核中创建的标准字符设备，通过ioctl系统调用来访问内核虚拟机，进行虚拟机的创建和初始化；kvm_vm fd是创建的指向特定虚拟机实例的文件描述符，通过这个文件描述符对特定虚拟机进行访问控制；kvm_vcpu fd指向为虚拟机创建的虚拟处理器的文件描述符，通过该描述符使用ioctl系统调用设置和调度虚拟处理器的运行。
1.2K VM工作原理KVM的基本工作原理：用户模式的Qemu利用接口libkvm通过ioctl系统调用进入内核模式。
KVM Driver为虚拟机创建虚拟内存和虚拟CPU后执行VMLAUCH指令进入客户模式。
计算机操作系统实验指导linux版王红玲源码
计算机操作系统实验指导linux版王红玲源码操作系统实验是计算机科学专业学生必修的一门课程，通过实验可以增加学生对操作系统原理的理解和运用能力。
本文以Linux版王红祥操作系统实验指导为例，介绍实验的内容和相关源码。
一、实验内容王红祥操作系统实验主要包括以下几个方面的内容：1.操作系统的引导过程：通过编写汇编代码，实现在x86计算机上加载操作系统，并将CPU从实模式切换到保护模式。
2. 中断处理：实现Timer和UART中断的处理函数，并学习如何编写中断处理程序。
3.多进程管理：实现进程的创建、调度和切换，并学习如何用进程间通信的方式实现进程间的数据交换。
4.内存管理：实现内存的分配和回收，通过设计页表实现虚拟地址转换到物理地址。
5.文件系统：基于FAT12文件系统，实现文件的读取和写入功能，包括创建、删除和修改文件。
二、源码分析以下是王红祥操作系统实验中的一个源码例子，用于实现中断处理：```cvoid irq_handler(int irq)if (irq == TIMER_IRQ)} else if (irq == UART_IRQ)uart_handle(;}/*处理定时器中断的逻辑*/void uart_handle/*处理串口中断的逻辑*/int main/*设置中断处理函数*/set_irq_handler(IRQ0, irq_handler); set_irq_handler(IRQ1, irq_handler); /*启用中断*/enable_irq(IRQ0);enable_irq(IRQ1);/*主循环*/while (1)/*在这里执行其他的操作*/}return 0;```在main函数中，首先通过set_irq_handler函数设置了中断处理函数。
然后，通过enable_irq函数启用了IRQ0和IRQ1中断。
最后，采用死循环结构确保操作系统对中断的及时处理。
以上源码是王红祥操作系统实验中的一部分，通过学习和实践这些源码，可以更好地理解和掌握操作系统的原理和实现。
linux sigill代码
linux sigill代码1.引言1.1 概述Linux操作系统是一种广泛使用的开源操作系统，它具有强大的性能和灵活的设计。
在Linux操作系统中，SIGILL是一个重要的代码，它代表着非法指令（illegal instruction）的意思。
SIGILL代码对于理解和分析程序的运行过程具有重要意义。
当程序执行到一个非法指令时，操作系统会发送一个SIGILL信号给程序，以通知它出现了错误。
这个信号的处理可以由程序自行定义，通常情况下，程序会终止执行并报告错误。
SIGILL代码的含义是非常灵活的。
它可以用于检测代码中的错误、优化代码执行效率，或者实现一些特定的功能。
通过对SIGILL代码的分析，我们可以发现程序中潜在的问题或者优化的空间，从而提升程序的性能和稳定性。
然而，SIGILL代码也存在一定的局限性。
首先，由于它是在程序运行过程中触发的，因此对程序的性能会有一定的影响。
其次，在某些情况下，由于代码中使用了一些特殊的指令或者不可执行的操作，导致程序产生了非法指令的情况，这可能会误判为程序存在问题。
因此，在使用SIGILL 代码时，需要谨慎处理，并结合其他方法进行综合分析。
总之，SIGILL代码在Linux操作系统中具有重要的作用。
通过对SIGILL 代码的深入理解和应用，我们可以更好地开发和优化程序，提升系统的性能和稳定性。
在本文接下来的章节中，我们将详细介绍Linux操作系统以及SIGILL代码的含义和应用。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：在本文中，将会按照以下结构展开对Linux SIGILL代码的探讨：2.正文：2.1 Linux操作系统简介：本节将从Linux操作系统的发展历程、基本特性等方面进行介绍，以帮助读者对Linux操作系统有一个基本的了解。
2.2 SIGILL代码的含义：本节将着重探讨SIGILL代码的含义及其在Linux操作系统中的作用。
将会介绍SIGILL代码的定义、产生方式以及它在操作系统中的具体应用场景。
怎样读Linux内核源代码
Linux内核分析方法2010-9-12Linux的最大的好处之一就是它的源码公开。
同时，公开的核心源码也吸引着无数的电脑爱好者和程序员；他们把解读和分析Linux的核心源码作为自己的最大兴趣，把修改Linux 源码和改造Linux系统作为自己对计算机技术追求的最大目标。
Linux内核源码是很具吸引力的，特别是当你弄懂了一个分析了好久都没搞懂的问题；或者是被你修改过了的内核，顺利通过编译，一切运行正常的时候。
那种成就感真是油然而生！而且，对内核的分析，除了出自对技术的狂热追求之外，这种令人生畏的劳动所带来的回报也是非常令人着迷的，这也正是它拥有众多追随者的主要原因：•首先，你可以从中学到很多的计算机的底层知识，如后面将讲到的系统的引导和硬件提供的中断机制等；其它，象虚拟存储的实现机制，多任务机制，系统保护机制等等，这些都是非都源码不能体会的。
等等，这些都是非读源码不能体会的。
•同时，你还将从操作系统的整体结构中，体会整体设计在软件设计中的份量和作用，以及一些宏观设计的方法和技巧：Linux的内核为上层应用提供一个与具体硬件不相关的平台；同时在内核内部，它又把代码分为与体系结构和硬件相关的部分，和可移植的部分；再例如，Linux虽然不是微内核的，但他把大部分的设备驱动处理成相对独立的内核模块，这样减小了内核运行的开销，增强了内核代码的模块独立性。
•而且你还能从对内核源码的分析中，体会到它在解决某个具体细节问题时，方法的巧妙：如后面将分析到了的Linux通过Botoom_half机制来加快系统对中断的处理。
•最重要的是：在源码的分析过程中，你将会被一点一点地、潜移默化地专业化。
一个专业的程序员，总是把代码的清晰性，兼容性，可移植性放在很重要的位置。
他们总是通过定义大量的宏，来增强代码的清晰度和可读性，而又不增加编译后的代码长度和代码的运行效率；他们总是在编码的同时，就考虑到了以后的代码维护和升级。
甚至，只要分析百分之一的代码后，你就会深刻地体会到，什么样的代码才是一个专业的程序员写的，什么样的代码是一个业余爱好者写的。
计算机操作系统实验指导linux版王红玲源码
计算机操作系统实验指导linux版王红玲源码【原创版】目录一、计算机操作系统实验指导的意义和目的二、Linux 系统的概述和特点三、计算机操作系统实验指导 Linux 版的内容四、王红玲源码的介绍和应用五、如何进行计算机操作系统实验六、总结正文一、计算机操作系统实验指导的意义和目的计算机操作系统是计算机系统中最基本的系统软件之一，它管理计算机硬件资源和提供应用程序运行环境。
学习计算机操作系统对于计算机专业的学生来说是非常重要的，而通过实验来学习和理解计算机操作系统则是一种非常有效的方式。
计算机操作系统实验指导的目的是为了帮助学生通过实践来深入理解和掌握计算机操作系统的原理和实现。
二、Linux 系统的概述和特点Linux 是一种免费使用和自由传播的类 UNIX 操作系统，其内核由林纳斯·本纳第克特·托瓦兹于 1991 年首次发布。
Linux 系统具有多用户、多任务、支持多线程和多 CPU 的特点，能运行主要的 Unix 工具软件、应用程序和网络协议。
Linux 系统在服务器领域和开发领域受到广泛欢迎，很多程序员都认为掌握 Linux 是必备的技能。
三、计算机操作系统实验指导 Linux 版的内容计算机操作系统实验指导 Linux 版主要包括以下几个方面：1.Linux 系统的基本操作和配置：包括 Linux 系统的安装、配置和管理，以及 Linux 命令的使用和操作。
2.Linux 系统下的程序设计和开发：包括 Linux 系统下的 C 语言编程、Python 编程等。
3.Linux 系统下的网络配置和应用：包括 Linux 系统下的网络协议、网络配置和网络应用等。
4.Linux 系统下的数据库管理和应用：包括 Linux 系统下的 MySQL、MongoDB 等数据库的管理和应用。
四、王红玲源码的介绍和应用王红玲源码是一套非常实用的 Linux 系统教程，它包括 Linux 系统的基本操作、程序设计和开发、网络配置和应用、数据库管理和应用等方面的内容。
Linux 源代码分析
Linux内核（2.6.13.2）源代码分析苗彦超摘要：1系统启动1.1汇编代码head.S及以前设置CPU状态初值，创建进程0，建立进程堆栈：movq init_rsp(%rip), %rsp，init_rsp定义.globl init_rspinit_rsp:.quad init_thread_union+THREAD_SIZE-8即将虚地址init_thread_union+THREAD_SIZE-8作为当前进程（进程0）核心空间堆栈栈底，init_thread_union定义于文件arch/x86_64/kernel/init_task.c中：union thread_union init_thread_union __attribute__((__section__(".data.init_task"))) ={INIT_THREAD_INFO(init_task)};INIT_THREAD_INFO定义于文件include/asm-x86_64/thread_info.h中，初始化init_thread_union.task = &init_task，init_task同样定义于文件init_task.c中，初始化为：struct task_struct init_task = INIT_TASK(init_task);INIT_TASK宏在include/linux/init_task.h中定义。
全部利用编译时静态设置的初值，将进程0的控制结构设置完成，使进程0可以按普通核心进程访问。
init_task.mm = NULL; init_task.active_mm = INIT_MM(init_mm), init_m = “swapper”INIT_MM将init_mm.pgd初始化为swapper_pg_dir，即init_level4_pgt，定义与head.S中。
linux_gmtime_源代码简析_概述及解释说明
linux gmtime 源代码简析概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文将详细解析和说明Linux操作系统中的gmtime函数的源代码。
gmtime 是一个十分重要的时间处理函数，在Linux系统中被广泛应用于时间管理和日期处理领域。
通过深入研究gmtime函数的源代码，我们可以更好地理解其原理和功能，从而能够更有效地使用这一函数。
1.2 文章结构本文共分为五个部分来展开对gmtime函数的源代码简析。
首先，引言部分对本文进行了概述，介绍了文章目录和主要内容。
接下来，第二部分将介绍gmtime 函数的基本概念和功能，并深入解读其源代码。
第三部分则探讨了时间处理在Linux系统中的重要性，以及gmtime在时间处理中的具体应用场景。
第四部分将对gmtime函数的源代码进行详尽分析与解释，并分享常见问题的解决方案。
最后，在第五部分中我们将总结已掌握的知识点并思考收获，并展望如何优化和扩展gmtime源代码。
1.3 目的本文旨在帮助读者全面理解并掌握Linux操作系统中gmtime函数的工作原理和应用场景。
通过详细剖析其源代码，并提供使用示例和常见问题解答，读者将能够更加熟练地运用gmtime函数进行时间处理和日期管理。
此外，本文还希望为读者提供关于gmtime源代码优化和扩展的展望，并激发读者对Linux操作系统中时间处理相关领域的兴趣。
2. gmtime函数简介:2.1 gmtime概述:gmtime函数是一个时间处理函数，它被用来将给定的时间戳（秒数）转换为一个结构体，该结构体包含了年、月、日、时、分、秒等具体的时间信息。
它返回的结构体是一个tm类型的对象，tm类型定义在<time.h>头文件中。
2.2 gmtime源代码解读:gmtime函数的源代码位于GNU C库的源码中，这个库提供了很多标准C库的实现，包括时间处理相关的函数。
通过查阅GNU C库的源码可以对gmtime函数进行详细解读。
linux系统原理
linux系统原理Linux是一个自由、开放源代码的操作系统，它是由Linus Torvalds在1991年开始开发的。
Linux操作系统的诞生，是为了满足Linus Torvalds对Minix操作系统的不满，他想要一个更加自由、更加开放的操作系统。
Linux操作系统的成功，得益于其开放源代码、自由、高效、稳定等特点，这些特点也成为了Linux操作系统的核心原理。
Linux系统的核心原理主要包括以下几个方面：1.开放源代码Linux操作系统的开放源代码，是其最大的特点之一。
Linux系统的源代码是公开的，任何人都可以查看、修改、使用和分发。
这种开放源代码的模式，使得Linux系统具有高度的灵活性和可扩展性。
任何人都可以根据自己的需要，对Linux系统进行修改和定制，以满足自己的需求。
2.自由Linux操作系统的自由，体现在它的使用和分发上。
Linux系统的用户可以自由地使用和分发Linux系统，不需要支付任何费用。
这种自由的模式，使得Linux系统成为了广泛使用的操作系统之一。
同时，Linux系统的自由也促进了开源软件的发展，许多优秀的开源软件都是在Linux系统上运行的。
3.高效Linux操作系统的高效，主要体现在其优秀的内核设计上。
Linux系统的内核采用了模块化的设计方式，每个模块都可以独立地加载和卸载。
这种设计方式，使得Linux系统可以根据需要动态地加载和卸载内核模块，从而提高系统的效率和稳定性。
4.稳定Linux系统的稳定性，是由其内核的稳定性和可靠性所决定的。
Linux系统的内核采用了分层结构的设计方式，每层之间都有非常清晰的接口和协议。
这种设计方式，使得Linux系统的内核非常稳定和可靠，即使在高负载和复杂环境下，也能够保持良好的性能和稳定性。
5.安全Linux系统的安全性，是由其安全机制和安全策略所决定的。
Linux系统采用了多种安全机制，如访问控制、加密、防火墙等，来保护系统的安全。
计算机操作系统实验指导linux版王红玲源码
计算机操作系统实验指导linux版王红玲源码（原创实用版）目录一、计算机操作系统实验指导概述1.1 计算机操作系统实验指导的目的和意义1.2 计算机操作系统实验指导的内容和特点1.3 计算机操作系统实验指导的适用对象和范围二、Linux 操作系统简介2.1 Linux 的历史和发展2.2 Linux 的特点和优势2.3 Linux 的应用领域三、计算机操作系统实验指导的具体内容3.1 实验篇3.1.1 实验目的和要求3.1.2 实验环境和工具3.1.3 实验内容和步骤3.2 课程设计篇3.2.1 课程设计目的和要求3.2.2 课程设计环境和工具3.2.3 课程设计题目和指导3.3 习题篇3.3.1 习题的目的和作用3.3.2 习题的类型和难度3.3.3 习题的答案和解析四、计算机操作系统实验指导的使用方法和建议4.1 实验方法和技巧4.2 学习方法和策略4.3 教学方法和建议五、计算机操作系统实验指导的评价和反馈5.1 实验指导的评价标准和方法5.2 实验指导的反馈和改进正文一、计算机操作系统实验指导概述计算机操作系统实验指导是为了帮助学生更好地理解和掌握计算机操作系统的原理和实现，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力而编写的。
它对于学生学习计算机操作系统课程具有重要的意义和作用。
计算机操作系统实验指导的内容主要包括实验篇、课程设计篇和习题篇。
实验篇主要是通过实验让学生了解和熟悉计算机操作系统的基本原理和操作；课程设计篇则是通过课程设计让学生深入理解和掌握计算机操作系统的实现原理和方法；习题篇则是通过大量的习题训练学生的计算机操作系统知识。
计算机操作系统实验指导适用于计算机相关专业的学生，以及对计算机操作系统有兴趣和需求的人员。
二、Linux 操作系统简介Linux 是一款免费使用和自由传播的类 UNIX 操作系统，其内核由林纳斯·本纳第克特·托瓦兹于 1991 年首次发布。
[重点]linux源码分析
![[重点]linux源码分析](https://img.taocdn.com/s3/m/0c4f44f3312b3169a551a443.png)
[重点]linux源码分析linux源码分析Linux内核源代码中的C语言代码Linux 内核的主体是以 GNU的 C 语言编写的，GNU为此提供了编译工具gcc。
GNU对 C 语言本身(在 ANSI C 基础上)做了不少扩充，可能是读者尚未见到过的。
另一方面，由于内核代码，往往会用到一些在应用程序设计中不常见的语言成分或编程技巧，也许使读者感到陌生。
本书并非介绍 GNU C语言的专著，也非技术手册，所以不在这里一一列举和详细讨论这些扩充和技巧。
再说，离开具体的情景和上下文，罗列一大堆规则，对于读者恐怕也没有多大帮助。
所以，我们在这里只是对可能会影响读者阅读 Linux 内核源程序，或使读者感到困惑的一些扩充和技巧先作一些简单的介绍。
以后，随着具体的情景和代码的展开，在需要时还会结合实际加以补充。
首先，gcc 从 C++语言中吸收了“inline”和“const”。
其实，GNU 的 C 和C++是合为一体的，gcc既是 C 编译又是 C++编译，所以从 C++中吸收一些东西到 C 中是很自然的。
从功能上说，inline 函数的使用与#define 宏定义相似，但更有相对的独立性，也更安全。
使用 inline函数也有利于程序调试。
如果编译时不加优化，则这些inline 就是普通的、独立的函数，更便于调试。
调试好了以后，再采用优化重新编译一次，这些 inline函数就像宏操作一样融入了引用处的代码中，有利于提高运行效率。
由于 inline 函数的大量使用，相当一部分的代码从.c 文件移入了.h 文件中。
还有，为了支持 64 位的CPU结构(Alpha 就是 64 位的)，gcc 增加了一种新的基本数据类型“longlong int”，该类型在内核代码中常常用到。
许多 C 语言都支持一些“属性描述符”(attribute)，如“aligned”、“packed”等等;gcc 也支持不少这样的描述符。
这些描述符的使用等于是在 C 语言中增加了一些新的保留字。
SELinux源码分析_1.31
SELinux源码分析（Federa Core 8）第一章SELinux（Security Enhance Linux，简称SELinux）简介1.1 SELinux的起源SELinux是一个面向政府和行业的产品，由NSA、Network Associates、Tresys以及其他组织设计和开发。
尽管NSA将其作为一个补丁集引入，但从2.6版开始，它就被加入到Linux 内核中。
GUN/Linux非常安全，但它也非常动态：所做的更改会为操作系统带来新的漏洞，这些漏洞可能被攻击者利用，尽管人们都非常关心阻止授权访问，但是发生入侵后会发生什么呢？1.2访问控制大多数操作系统使用访问控制来判断一个实体(用户或程序)是否能够访问给定资源。
基于UNIX的系统使用一种自主访问控制(Discretionary Access Control，简称DAC)的形式。
此方法通常根据对象所属的分组来限制对对象的访问。
例如，GNU/Linux 中的文件有一个所有者、一个分组和一个权限集。
权限定义谁可以访问给定文件、谁可以读取它、谁可以向其写入，以及谁可以执行它。
这些权限被划分到三个用户集中，分别表示用户(文件所有者)、分组(一个用户组的所有成员)和其他(既不是文件所有者，又不是该分组的成员的所有用户)。
很多这样的访问控制都会带来一个问题，因为所利用的程序能够继承用户的访问控制。
这样，该程序就可以在用户的访问层进行操作。
与通过这种方式定义约束相比，使用最小特权原则更安全，程序只能执行完成任务所需的操作。
例如，如果一个程序用于响应socket 请求，但不需要访问文件系统，那么该程序应该能够监听给定的socket，但是不能访问文件系统。
通过这种方式，如果该程序被攻击者利用，其访问权限显然是最小的。
这种控制类型称为强制访问控制(MAC)。
另一种控制访问的方法是基于角色的访问控制(RBAC)。
在RBAC 中，权限是根据安全系统所授予的角色来提供的。
Linux桌面操作系统的详细介绍
Linux桌面操作系统的详细介绍Linux操作系统是一种自由开放源代码的操作系统，具有广泛的应用领域和强大的功能。
本文将详细介绍Linux桌面操作系统的特点、应用和优势。
一、Linux桌面操作系统的特点Linux桌面操作系统与其他操作系统相比，有着一些独特的特点，这些特点使它备受关注和广泛应用。
1. 开放源代码：Linux操作系统的源代码是公开的，任何人都可以查看和修改。
这意味着用户可以自由定制操作系统，根据自己的需求和偏好进行配置，从而提供个性化的使用体验。
2. 多样化的发行版：Linux操作系统有多个发行版可供选择，如Ubuntu、Fedora、Debian等。
每个发行版都有不同的特点和定位，满足不同用户的需求。
3. 稳定性和可靠性：Linux操作系统以其稳定性和可靠性而闻名。
由于开放源代码的审查和全球开发者社区的贡献，Linux操作系统能够及时修复漏洞和错误，保持系统的稳定。
4. 安全性：相对于其他操作系统，Linux操作系统更加安全。
由于其开放的源代码，使得黑客很难针对Linux系统进行攻击，从而保护用户的隐私和数据安全。
二、Linux桌面操作系统的应用领域Linux桌面操作系统不仅仅在个人电脑上有应用，还在各个领域发挥着重要的作用。
1. 个人电脑：越来越多的个人电脑用户选择安装Linux操作系统，用于日常办公、娱乐和学习。
Linux操作系统提供了丰富的应用程序和工具，如办公套件、图像处理软件、开发工具等。
2. 服务器系统：Linux操作系统在服务器领域占据着重要的地位。
其高度稳定性、安全性和可靠性使其成为构建大型服务器集群的首选系统。
3. 嵌入式系统：Linux操作系统广泛应用于各种嵌入式系统，如智能手机、家用电器、车载导航等。
Linux操作系统可以根据嵌入式设备的需求进行定制，提供高效、稳定的系统支持。
4. 科学研究：Linux操作系统在科学研究领域有着重要的地位。
其强大的计算能力和灵活性，使其成为进行模拟计算、数据处理和科学实验的首选平台。
计算机操作系统实验指导linux版王红玲源码
计算机操作系统实验指导linux版王红玲源码计算机操作系统实验指导（Linux版）导言：计算机操作系统是计算机系统中最重要的软件之一，负责管理计算机系统的硬件和软件资源，并为用户提供良好的使用环境。
为了帮助学生更好地理解操作系统的原理和实现，我们开设计算机操作系统实验课程，并提供一份针对Linux操作系统的实验指导。
本实验指导旨在帮助学生通过实际编程来探索和理解操作系统的原理和实现方式。
通过完成本实验，学生将能够熟悉Linux操作系统的基本功能和原理，并学会使用Linux的命令行界面和Shell编程。
同时，本实验还将引导学生通过源代码的阅读和分析，深入理解操作系统内部的工作原理。
实验一：Linux环境搭建在开始实验之前，我们首先需要搭建一个适合的Linux开发环境。
学生可以选择在个人电脑上安装Linux发行版，如Ubuntu或Fedora，也可以使用虚拟机软件，如VirtualBox或VMware，在Windows或Mac OS上安装Linux虚拟机。
实验二：Linux基本操作和Shell编程在本实验中，学生将通过完成一系列实际任务来熟悉Linux的基本操作和Shell编程。
任务包括使用命令行界面进行文件和目录操作、执行Shell脚本、配置系统环境等。
学生需要按照指导完成每个任务，并理解每个任务的目的和原理。
实验三：Linux系统调用和进程管理在本实验中，学生将学习和实现Linux系统调用和进程管理的功能。
学生需要阅读和分析Linux内核源代码中与系统调用和进程管理相关的部分，并完成一系列与之相关的实验任务。
任务包括编写和调试系统调用、创建和管理进程、实现进程间通信等。
实验四：Linux内存管理和文件系统在本实验中，学生将学习和实现Linux内存管理和文件系统的功能。
学生需要阅读和分析Linux内核源代码中与内存管理和文件系统相关的部分，并完成一系列与之相关的实验任务。
任务包括实现内存分配算法、设计和实现文件系统、调试和优化内存和文件系统的性能等。
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linux源代码分析:Linux操作系统源代码详细分析疯狂代码 / ĵ:http://Linux/Article28378.html内容介绍: Linux 拥有现代操作系统所有功能如真正抢先式多任务处理、支持多用户内存保护虚拟内存支持SMP、UP符合POSIX标准联网、图形用户接口和桌面环境具有快速性、稳定性等特点本书通过分析Linux内核源代码充分揭示了Linux作为操作系统内核是如何完成保证系统正常运行、协调多个并发进程、管理内存等工作现实中能让人自由获取系统源代码并不多通过本书学习将大大有助于读者编写自己新 第部分 Linux 内核源代码 arch/i386/kernel/entry.S 2 arch/i386/kernel/init_task.c 8 arch/i386/kernel/irq.c 8arch/i386/kernel/irq.h 19 arch/i386/kernel/process.c 22 arch/i386/kernel/signal.c 30arch/i386/kernel/smp.c 38 arch/i386/kernel/time.c 58 arch/i386/kernel/traps.c 65arch/i386/lib/delay.c 73 arch/i386/mm/fault.c 74 arch/i386/mm/init.c 76 fs/binfmt-elf.c 82fs/binfmt_java.c 96 fs/exec.c 98 /asm-generic/smplock.h 107 /asm-i386/atomic.h 108 /asm-i386/current.h 109 /asm-i386/dma.h 109 /asm-i386/elf.h 113 /asm-i386/hardirq.h 114 /asm-i386/page.h 114 /asm-i386/pgtable.h 115 /asm-i386/ptrace.h 122 /asm-i386/semaphore.h 123 /asm-i386/shmparam.h 124 /asm-i386/sigcontext.h 125 /asm-i386/siginfo.h 125 /asm-i386/signal.h 127/asm-i386/smp.h 130 /asm-i386/softirq.h 132 /asm-i386/spinlock.h 133 /asm-i386/system.h 137/asm-i386/uaccess.h 139 //binfmts.h 146 //capability.h 147 /linux/elf.h 150 /linux/elfcore.h 156/linux/errupt.h 157 /linux/kernel.h 158 /linux/kernel_stat.h 159 /linux/limits.h 160 /linux/mm.h 160/linux/module.h 164 /linux/msg.h 168 /linux/personality.h 169 /linux/reboot.h 169 /linux/resource.h 170 /linux/sched.h 171 /linux/sem.h 179 /linux/shm.h 180 /linux/signal.h 181 /linux/slab.h 184/linux/smp.h 184 /linux/smp_lock.h 185 /linux/swap.h 185 /linux/swapctl.h 187 /linux/sysctl.h 188/linux/tasks.h 194 /linux/time.h 194 /linux/timer.h 195 /linux/times.h 196 /linux/tqueue.h 196/linux/wait.h 198 init/.c 198 init/version.c 212 ipc/msg.c 213 ipc/sem.c 218 ipc/shm.c 227 ipc/util.c 236 kernel/capability.c 237 kernel/dma.c 240 kernel/exec_do.c 241 kernel/exit.c 242 kernel/fork.c 248 kernel/info.c 255 kernel/itimer.c 255 kernel/kmod.c 257 kernel/module.c 259 kernel/panic.c 270 kernel/prk.c 271 kernel/sched.c 275 kernel/signal.c 295 kernel/softirq.c 307 kernel/sys.c 307kernel/sysctl.c 318 kernel/time.c 330 mm/memory.c 335 mm/mlock.c 345 mm/mmap.c 348mm/mprotect.c 358 mm/mremap.c 361 mm/page_alloc.c 363 mm/page_io.c 368 mm/slab.c 372mm/swap.c 394 mm/swap_state.c 395 mm/swapfile.c 398 mm/vmalloc.c 406 mm/vmscan.c 409第 2部分 Linux 内核源代码分析 第1章 Linux 介绍 让用户很详细地了解大多数现有操作系统实际工作方式是不可能大多数操作系统源代码都是严格保密除了些研究用及为操作系统教学而设计系统外尽管研究和教学目都很好但是这类系统很少能够通过对正式操作系统小部分实现来体现操作系统实际功能对于操作系统些特殊问题这种折衷系统所能够表现就更是少得可怜了 在以实际使用为目标操作系统中让任何人都可以自由获取系统源代码无论目是要了解、学习还是改进这样现实系统并不多本书主题就是这些少数操作系统中个:Linux Linux工作方式类似于Uinx它是免费源代码也是开放符合标准规范标准32位(在64位CPU上是64位)操作系统Linux拥有现代操作系统所具有内容例如: * 真正抢先式多任务处理支持多用户 * 内存保护 * 虚拟内存 * 支持对称多处理机SMP(symmetric multiprocessing)即多个CPU机器以及通常单CPU(UP)机器 * 符合POSIX标准 * 联网 * 图形用户接口和桌面环境(实际上桌面环境并不只个) * 速度和稳定性 严格说来Linux并不是个完整操作系统当我们在安装通常所说Linux时我们实际安装是很多工具集合这些工具协同工作以组成个功能强大实用系统Linux本身只是这个操作系统内核是操作系统心脏、灵魂、指挥中心(整个系统应该称为GNU/Linux其原因在本章后续内容中将会给以介绍)内核以独占方式执行最底层任务保证系统正常运行—协调多个并发进程管理进程使用内存使它们相互的间不产生冲突满足进程访问磁盘请求等等 在本书中我们给大家揭示就是Linux是如何完成这具有挑战性工作 1.1 Linux和Unix简明历史 为了让大家对本书所讨论内容有更清楚了解让我们先来简要回顾下Linux历史由于Linux是在Unix基础上发展而来我们话题就从Unix开始 Unix是由AT&T贝尔实验室Ken Thompson和Dennis Ritchie于1969年在台已经废弃了PDP-7上开发；它最初是个用汇编语言写成单用户操作系统不久Thompson和Ritchie成功地说服管理部门为他们购买更新机器以便该开发小组可以实现个文本处理系统Unix就在PDP-11上用C语言重新编写(发明C语言部分目就在于此)它果真变成了个文本处理系统—不久的后只不过问题是他们先实现了个操作系统而已…… 最终他们实现了该文本处理工具而且Unix(以及Unix上运行工具)也在AT&T得到广泛应用在1973年Thompson和Ritchie在个操作系统会议上就这个系统发表了篇论文该论文引起了学术界对Unix系统极大兴趣 由于1956年反托拉斯法案限制AT&T不能涉足计算机业务但允许它象征性地收取费用发售该系统就这样Unix被广泛发布首先是学术科研用户后来又扩展到政府和商业用户 伯克利加州大学是学术用户中个在这里Unix得到了计算机系统研究小组(CSRG)广泛应用并且在这里所进行修改引发了Unix大系列这就是广为人知伯克利软件Software开发(BSD)Unix除了AT&T所提供Unix系列的外BSD是最有影响力Unix系列BSD在Unix中增加了很多显著特性例如TCP/IP网络更好用户文件系统(UFS)工作控制并且改进了AT&T内存管理代码 多年以来BSD版本Unix直在学术环境中占据主导地位但最终发展成为 V版本AT&TUnix则成为商业领域领头羊从某种程度上来说这是有社会原因:学校倾向于使用非正式但通常更好用BSD风格Unix而商业界则倾向于从AT&T获取Unix 在用户需求和用户编程改进特性促进下BSD风格Unix般要比AT&TUnix更具有创新性而且改进也更为迅速但是在AT&T发布最后个正式版本 V Release 4(SVR4)时 V Unix已经吸收了BSD大多数重要优点并且还增加了些自己优势这部分由于从1984年开始AT&T逐渐可以将Unix商业化而伯克利Unix开发工作在1993年BSD4.4版本完成以后就逐渐收缩以至终止了然而BSD进步改进由外界开发者延续下来到今天还在继续进行正在进行Unix系列开发中至少有 4个独立版本是直接起源于BSD4.4这还不包括几个厂商Unix版本例如惠普HP-UX都是部分地或者全部基于BSD而发展起来 实际上Unix变种并不止BSD和 V由于Unix主要使用C语言来编写这就使得它移植到新机器上相对比较容易它简单性也使其重新设计和开发相对比较容易Unix这些特点大受商业界硬件供应商欢迎比如Sun、SGI、HP、IBM、DEC、Amdahl等等；IBM还不止次对Unix进行了再开发厂商们设计开发出新硬件并简单地将Unix移植到新硬件上这样新硬件经发布便具备定功能经过段时间的后这些厂商都拥有了自己专有Unix版本而且为了占有市场这些版本故意以区别侧重点发布出来以更好地占有用户版本混乱状态促进了标准化工作进行其中最主要就是POSIX系列标准它定义了套标准操作系统接口和工具从理论上说POSIX标准代码很容易移植到任何遵守POSIX标准操作系统中而且严格POSIX测试已经把这种理论上可移植性转化为现实直到今天几乎所有正式操作系统都以支持POSIX标准为目标 现在让我们回顾下在1984年杰出电脑黑客Richard Stallman独立开发出个类Unix操作系统该操作系统具有完全内核、开发工具和终端用户应用在GNU(“GNU誷 Not Unix”首字母缩写)计划配合下Stallman开发这个产品有自己技术理想:他想开发出个质量高而且自由操作系统Stallman使用了“自由”(free)这个词不仅意味着用户可以免费获取软件Software；而且更重要是它将意味着某种程度“解放”:用户可以自由使用、拷贝、查询、重用、修改甚至是分发这份软件Software完全没有软件Software使用限制这也正是Stallman创建自由软件Software基金会(FSF)资助GNU软件Software开发本意(FSF也在资助其他科研方面开发工作) 15年来GNU工程已经吸收、产生了大量这不仅包括Emacs、gcc(GNUC编译器)、bash(shell命令)还有大部分Linux用户所熟知许多应用现在正在进行开发项目是GNU Hurd内核这是GNU操作系统最后个主要部件(实际上Hurd内核早已能够使用了不过当前版本号为0.3系统在什么时候能够完成还是未知数)尽管Linux大受欢迎但是Hurd内核还在继续开发原因有几个方面其是Hurd体系结构十分清晰地体现了Stallman有关操作系统工作方式思想例如在运行期间任何用户都可以部分地改变或替换Hurd(这种替换不是对每个用户都是可见而是只对申请修改用户可见而且还必须符合规范标准)另个原因是据介绍Hurd对于多处理器支持比Linux本身内核要好还有个简单原因是兴趣驱动员们希望能够自由地进行自己所喜欢工作只要有人希望为Hurd工作Hurd开发就不会停止如果他们能够如愿以偿Hurd有朝日将成为Linux强劲对手不过在今天Linux还是自由内核王国里无可争议统治者 在GNU发展中期也就是1991年个名叫Linus Torvalds芬兰大学生想要了解Intel新CPU—80386他认为比较好学习思路方法是自己编写个操作系统内核出于这种目加上他对当时Unix变种版本对于80386类机器脆弱支持十分不满他决定要开发出个全功能、支持POSIX标准、类Unix操作系统内核该系统吸收了BSD和 V优点同时摒弃了它们缺点Linus(虽然我知道我应该称他为Torvalds但是所有人都称他为Linus)独立把这个内核开发到0.02版这个版本已经可以运行gcc、bash和很少些应用这些就是他开始全部工作了后来他又开始在因特网上寻求广泛帮助 不到 3年LinusUnix—Linux已经升级到1.0版本它源代码量也呈指数形式增长实现了基本TCP/IP功能(网络部分代码后来重写过而且还可能会再次重写)此时Linux就已经拥有大约10万用户了 现在Linux内核由150多万行代码组成Linux也已经拥有了大约1000万用户(由于Linux可以自由获取和拷贝获取具体统计数字是不可能)Linux内核GNU/Linux附同GNU工具已经占据了Unix 50%市场些公司正在把内核和些应用同安装软件Software打包在起生产出Linux发行版本这些公司包括Red Hat和Caldera 公司现在GNU/Linux已经备受瞩目得到了诸如Sun、IBM、SGI等公司广泛支持SGI最近决定在其基于IntelMerced系列机器上不再搭载自己Unix变种版本IRIX而是直接采用GNU/Linux；Linux甚至被指定为Amiga将要发布新操作系统基础1.2 GNU通用公共许可证 这样个如此流行操作系统当然值得我们学习按照通用公共许可证(GPLGeneral Public License)规定Linux源代码可以自由获取这满足了我们学习该系统强烈愿望GPL这份非同寻常软件Software许可证充分体现了上面提到Stallman思想:只要用户所做修改是同等自由用户可以自由地使用、拷贝、查询、重用、修改甚至重新发布这个软件Software通过这种方式GPL保证了Linux(以及同许可证保证下大量其他软件Software)不仅现在自由可用而且以后经过任何修改的后都仍然可以自由使用 请注意这里自由并不是说没有人靠这个软件Software盈利有些日益兴起公司比如发行最流行Linux发行版本Red Hat就是个例子(Red Hat自从上市以来市值已经突破数十亿美元每年盈利数十万美元而且这些数字还在不断增长)但是任何人都不能限制其他用户涉足本软件Software领域而且所做修改不能减少其自由程度 本书附录B中收录了GNU通用公共许可证全文1.3 Linux开发过程 如上所述由于Linux是个自由软件Software它可以免费获取以供学习研究Linux的所以值得学习研究是它是相当优秀操作系统如果Linux操作系统相当糟糕那它就根本不值得我们使用也就没有必要去研究相关书籍Linux是个十分优秀操作系统还在于几个相互关联原因 原因的在于它是基于天才思想开发而成在学生时代就开始推动整个系统开发Linus Torvalds是个天才他才能不仅展现在编程能力方面而且组织窍门技巧也相当杰出Linux内核是由世界上些最优秀员开发并不断完善他们通过Internet相互协作开发理想操作系统；他们享受着工作中乐趣而且也获得了充分自豪感 Linux优秀另外个原因在于它是基于组优秀概念Unix是个简单却非常优秀模型在Linux创建的前Unix已经有20年发展历史Linux从Unix各个流派中不断吸取成功经验模仿Unix优点抛弃Unix缺点这样做结果是Linux 成为了Unix系列中佼佼者:高速、健壮、完整而且抛弃了历史包袱 然而Linux最强大生命力还在于其公开开发过程每个人都可以自由获取内核源每个人都可以对源加以修改而后他人也可以自由获取你修改后源如果你发现了缺陷你可以对它进行修正而不用去乞求不知名公司来为你修正如果你有什么最优化或者新特点创意你也可以直接在系统中增加功能而不用向操作系统供应商解释你想法指望他们将来会增加相应功能当发现个漏洞后你可以通过编程来弥补这个漏洞而不用关闭系统直到你供应商为你提供修补由于你拥有直接访问源代码能力你也可以直接阅读代码来寻找缺陷或是效率不高代码或是安全漏洞以防患于未然 除非你是个员否则这点听起来仿佛没有多少吸引力实际上即使你不是员这种开发模型也将使你受益匪浅这主要体现在以下两个方面: * 可以间接受益于世界各地成千上万员随时进行改进工作 * 如果你需要对系统进行修改你可以雇用员为你完成工作这部分人将根据你需求定义单独为你服务可以设想这在源不公开操作系统中将是什么样子Linux这种独特自由流畅开发模型已被命名为bazaar(集市模型)它是相对于cathedral(教堂)模型而言在cathedral模型中源代码被锁定在个保密小范围内只有开发者(很多情况下是市场)认为能够发行个新版本这个新版本才会被推向市场这些术语在Eric S. Raymond教堂和集市(The Cathedral and the Bazaar)文中有所介绍大家可以在/~esr/writings/找到这篇文章bazaar开发模型通过重视实验征集并充分利用早期反馈对巨大数量脑力资源进行平衡配置可以开发出更优秀软件Software(顺便说下虽然Linux是最为明显使用bazaar开发模型例子但是它却远不是第个使用这个模型系统) 为了确保这些无序开发过程能够有序地进行Linux采用了双树系统个树是稳定树(stable tree)另个树是非稳定树(unstable tree)或者开发树(development tree)些新特性、实验性改进等都将首先在开发树中进行如果在开发树中所做改进也可以应用于稳定树那么在开发树中经过测试以后在稳定树中将进行相同改进按照Linus观点旦开发树经过了足够发展开发树就会成为新稳定树如此周而复始进行下去 源版本号形式为x.y.z对于稳定树来说y是偶数；对于开发树来说y比相应稳定树大(因此是奇数)截至到本书截稿时最新稳定内核版本号是2.2.10最新开发内核版本号是2.3.12对2.3树缺陷修正会回溯影响(back-propagated)2.2树而当2.3树足够成熟时候会发展成为2.4.0(顺便说下这种开发会比常规惯例要快每版本所包含改变比以前更少了内核开发人员只需花很短时间就能够完成个实验开发周期)及其镜像站点提供了最新可供内核版本而且同时包括稳定和开发版本如果你愿意话不需要很长时间这些站点所提供最新版本中就可能包含了你部分源代码第2章 代 码 初 识 本章首先从较高层次介绍Linux内核源概况这些都是大家关心些基本特点随后将简要介绍些实际代码最后介绍如何编译内核 2.1 Linux内核源部分特点 在过去段时期Linux内核同时使用C语言和汇编语言来实现这两种语言需要定平衡:C语言编写代码移植性较好、易于维护而汇编语言编写则速度较快般只有在速度是关键原因或者些因平台相关特性而产生特殊要求(例如直接和内存管理硬件进行通讯)时才使用汇编语言 正如实际中所做即使内核并未使用C对象特性部分内核也可以在g(GNUC编译器)下进行编译同其他面向对象编程语言相比较相对而言C开销是较低但是对于内核开发人员来说这已经是太多了 内核开发人员不断发展编程风格形成了Linux代码独有特色本节将讨论其中些问题 2.1.1 gcc特性使用 Linux内核被设计为必须使用GNUC编译器gcc来编译而不是任何种C编译器都可以使用内核代码有时要使用gcc特性本书将陆续介绍其中部分 些gcc特有代码只是简单地使用gcc语言扩展例如允许在C(不只是C)中使用inline关键字指示内联也就是说代码中被在每次时都会被扩充因而就可以节约实际开销 般情况下代码编写方式比较复杂对于某些类型输入gcc能够产生比其他输入效率更高执行代码从理论上讲编译器可以优化具有相同功能两种对等思路方法并且得到相同结果因此代码编写方式是无关紧要但在实际上用某种思路方法编写所产生代码要比用另外些思路方法编写所产生代码执行速度快许多内核开发人员知道怎样才能产生更高效执行代码这不断地在他们编写代码中反映出来 例如考虑内核中经常使用goto语句—为了提高速度内核中经常大量使用这种般要避免使用语句在本书中所包含不到40 000行代码中共有500多条goto语句大约是每80行个除汇编文件外精确统计数字是接近每72行个goto语句公平地说这是选择偏向结果:比例如此高原因的是本书中涉及是内核源核心在这里速度比其他原因都需要优先考虑整个内核比例大概是每260行个goto语句然而这仍然是我不再使用Basic进行编程以来见过使用goto频率最高地方 代码必需受特定编译器限制特性不仅和普通应用开发有很大区别而且也区别于大多数内核开发大多数开发人员使用C语言编写代码来保持较高可移植性即使在编写操作系统时也是如此这样做优点是显而易见最为重要点是旦出现更好编译器员们可以随时进行更换 内核对于gcc特性完全依赖使得内核向新编译器上移植更加困难最近Linus对这问题在有关内核邮件列表上表明了自己观点:“记住编译器只是个工具”这是对依赖于gcc特性个很好基本思想表述:编译器只是为了完成工作如果通过遵守标准还不能达到工作要求那么就不是工作要求有问题而是对于标准依赖有问题 在大多数情况下这种观点是不能被人所接受通常情况下为了保证和语言标准致开发人员可能需要牺牲某些特性、速度或者其他相关原因其他选择可能会为后期开发造成很大麻烦 但是在这种特定情况下Linus是正确Linux内核是个特例其执行速度要比向其他编译器可移植性远为重要如果设计目标是编写个可移植性好而不要求快速运行内核或者是编写个任何人都可以使用自己喜欢编译器进行编译内核那么结论就可能会有所区别了；而这些恰好不是Linux设计目标实际上gcc几乎可以为所有能够运行LinuxCPU生成代码因此对于gcc依赖并不是可移植性严重障碍 在第3章中我们将对内核设计目标进行详细介绍说明2.1.2 内核代码习惯用语 内核代码中使用了些显著习惯用语本节将介绍常用几个当通读源代码时真正重要问题并不在这些习惯用语本身而是这种类型习惯用语确存在而且是不断被使用和发展如果你需要编写内核代码你应该注意到内核中所使用习惯用语并把这些习惯用语应用到你代码中当通读本书(或者代码)时看看你还能找到多少习惯用语 为了讨论这些习惯用语我们首先需要对它们进行命名为了便于讨论笔者创造了这些名字而在实际中大家不定非要参考这些用语它们只是对内核工作方式描述而已 个普通习惯用语笔者称的为“资源获取”(resource acquisition idiom)在这个用语中个必须实现系列资源获取包括内存、锁等等(这些资源类型未必相同)只有成功地获取当前所需要资源的后才能处理后面资源请求最后该还必须释放所有已经获取资源而不必考虑没有获取资源 我采用“变量”这用语(error variable idiom)来辅助介绍说明资源获取用语它使用个临时变量来记录期望返回值当然相当多都能实现这个功能但是变量区别点在于它通常是用来处理由于速度原因而变得非常复杂流程控制中问题变量有两个典型值0(表示成功)和负数(表示有错) 如果执行到标号out2则都已经获取了r1和r2资源而且也都需要进行释放如果执行到标号out1(不管是顺序执行还是使用goto语句进行跳转到)则r2资源是无效(也可能刚被释放)但是r1资源却是有效而且必需在此将其释放同理如果标号out能被执行则r1和r2资源都无效err所返回是或成功标志 在这个简单例子中对err些赋值是没有必要在实战中实际代码必须遵守这种模式这样做原因主要在于同行中可能包含有多种测试而这些测试应该返回相同代码因此对变量统赋值要比多次赋值更为简单虽然在这个例子中对于这种属性必要性并不非常迫切但是我还是倾向于保留这种特点有关实际应用可以参考sys_shmctl(第21654行)在第9章中还将详细介绍这个例子 2.1.3 减少#和#def使用 现在Linux内核已经移植到区别平台上但是我们还必须解决移植过程中所出现问题大部分支持各种区别平台代码由于包含许多预处理代码而已经变得非常不规范标准例如: 这个例子试图实现操作系统可移植性虽然Linux关注焦点很明显是实现代码在各种CPU上可移植性但是 2者基本原理是致对于这类问题来说预处理器是种解决方式这些杂乱问题使得代码晦涩难懂更为糟糕是增加对新平台支持有可能要求重新遍历这些杂乱分布低质量代码段(实际上你很难能找到这类代码段全部) 和现有方式区别是Linux般通过简单(或者是宏)来抽象出区别平台间差异内核移植可以通过实现适合于相应平台(或宏)来实现这样不仅使代码主体简单易懂而且在移植过程中还可以比较容易地自动检测出你没有注意到内容:如引用未声明时会出现链接有时用预处理器来支持区别体系结构但这种方式并不常用而相对于代码风格变化就更是微不足道了 顺便说下我们可以注意到这种解决思路方法和使用用户对象(或者C语言中充满指针struct结构)来代替离散switch语句处理区别类型思路方法十分相似在某些层次上这些问题和解决思路方法是统 可移植性问题并不仅限于平台和CPU移植编译器也是个重要问题此处为了简化假设Linux只使用gcc来编译由于Linux只使用同个编译器所以就没有必要使用#块(或者#def块)来选择区别编译器 内核代码主要使用#def来区分需要编译或不需要编译部分从而对区别结构提供支持例如代码经常测试SMP宏是否定义过从而决定是否支持SMP机2.2 代码样例 了解Linux代码风格最好思路方法就是实际研究下它部分代码即使你不完全理解本节所讨论代码细节也无关紧要毕竟本节主要目不是理解代码些读者可以只对本节进行浏览本节主要目是让读者对Linux代码进。