Linux 内核分析概述ppt课件
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《linux概述》课件
![《linux概述》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/44a5424603020740be1e650e52ea551810a6c99f.png)
软件仓库
APT使用软件仓库来存储和管理软件包。用户可以通过配 置软件仓库来添加或删除软件源,以便获取最新的软件包 版本。
安全性和稳定性
APT软件源经过严格审查,确保安全性和稳定性。同时, APT会自动处理软件包的数字签名,验证软件包的完整性 和来源。
Red Hat系列的YUM/DNF软件包管理
YUM/DNF简介
和自动补全功能,提高命
令行效率。
命令行基本操作
介绍如何在命令行中输入 命令、查看命令帮助、执 行命令等。
Linux的常用命令
01 文件操作命令
介绍如`ls`、`cp`、`mv`、 `rm`等常用文件操作命令 及其参数。
03 系统信息命令
介绍如`uname`、`df`、
`du`等获取系统信息的命
令。
06
Linux网络配置与管理
网络基础知识
IP地址
IP地址是网络中计算机的唯一标识,分为IPv4和IPv6两种 。
01
子网掩码
用于划分IP地址的网络部分和主机部分 。
02
03
默认网关
指明数据包应发送到的下一个路由器 。
常用网络命令
ping
测试与目标主机的连接状态。
ifconfig
查看和配置网络接口信息。
桌面领域
Linux桌面操作系统如Ubuntu、 Fedora等,为用户提供了一个稳定、 安全和个性化的使用环境。
物联网与嵌入式系统
Linux的小型化和定制化特性使其在 物联网设备和嵌入式系统中得到广泛 应用。
02
Linux系统基础
Linux的文件系统
01
文件类型
详细解释Linux中的文件类型, 如普通文件、目录、符号链接、 设备文件等。
LINUX内核进程管理PPT幻灯片
![LINUX内核进程管理PPT幻灯片](https://img.taocdn.com/s3/m/647965a2cc7931b765ce15b6.png)
❖ suid和sgid是根据POSIX标准引入的,在系统调用改变uid 和gid时,用于保留真正的uid和gid。
❖ fsuid和fsgid称为文件系统的uid和gid,用于对文件系统操
作时的合法性检查,是LINUX独特的标识类型。它们一般分
别和euid和egid一致,但在NFS文件系统中NFS服务器需要
SIGSTP、SIGTTIN 或SIGTTOU)的反应; 其二是受到父进程ptrace调用的控制,
而暂时将处理机交给控制进程。
35
◆ ZOMBIE: 僵尸状态。 表示进程结束但尚未消亡的一种状态。 此时进程已经结束运行并释放大部分资
源,但尚未释放进程控制块。
36
进程调度
调度程序(scheduler)用来实现进程状态 之间的转换。
0 1 //等待资源 2 4 //等待信号 8
29
◆ RUNNING: 正在运行,或者在就绪队列中等待运行
的进程。 也就是上面提到的运行态和就绪态进程
的综合。 一个进程处于RUNNING状态,并不代表
它一定在被执行。
31
由于在多任务系统中,各个就绪进程需 要并发执行,所以在某个特定时刻,这些处 于RUNNING状态的进程之中,只有一个能 够得到处理机,而其他进程必须在一个就绪 队列中等待。
4
2. 动态性
进程与程序的区别在于,程序只是一个静态的 指令集合,而进程是一个正在系统中活动的指令集 合。
在进程中加入了时间的概念。进程具有自己的 生命周期和各种不同的状态,这些概念在程序中都 是不具备的。
5
由于以上两个性质,又可以衍生出进程 的第三个重要特性,即并发性。
若干个进程可以在单处理机状态上并发 执行。注意并发性(concurrency)和多处理机 并行(parallel)是两个不同的概念。
LINUX内核进程管理PPT幻灯片
![LINUX内核进程管理PPT幻灯片](https://img.taocdn.com/s3/m/647965a2cc7931b765ce15b6.png)
信号发生时,内核中断当前的进程,进 程执行处理函数来响应信号,结束后恢复正 常的进程处理。
信号有自己的名称和特定的编号,见表 3-1所示。
Hale Waihona Puke 19进程状态进程是一个动态的实体,故而它是有生 命的。
从创建到消亡,是一个进程的整个生命 周期。
在这个周期中,进程可能会经历各种不 同的状态。
一般来说,所有进程都要经历以下3种状 态。
❖ suid和sgid是根据POSIX标准引入的,在系统调用改变uid 和gid时,用于保留真正的uid和gid。
❖ fsuid和fsgid称为文件系统的uid和gid,用于对文件系统操
作时的合法性检查,是LINUX独特的标识类型。它们一般分
别和euid和egid一致,但在NFS文件系统中NFS服务器需要
16
3 进程的状态和调度
17
Linux系统信号
信号主要用于通知进程异步事件的发生。 在Linux中可以识别29种不同的信号,这些信号 中的大部分都有了预先定义好的意义,
进程可以显式的用kill或killpg系统调用来 向另一个进程发信号。
18
进程可以通过提供信号处理函数来取代 对于任意信号的缺省反应,这种缺省反应一 般都是终止进程。
uid=euid=fsuid, gid=egid=fsgid。
10
进程标识:
❖ uid和gid是运行进程的用户标识和用户组标识。
❖ euid和egid又称为有效的uid和gid。出于系统安全权限的考 虑,运行程序时要检查euid和egid的合法性。通常,uid等 于euid,gid等于egid。有时候,系统会赋予一般用户暂时 拥有root的uid和gid(作为用户进程的euid和egid),以便 于进行运作。
信号有自己的名称和特定的编号,见表 3-1所示。
Hale Waihona Puke 19进程状态进程是一个动态的实体,故而它是有生 命的。
从创建到消亡,是一个进程的整个生命 周期。
在这个周期中,进程可能会经历各种不 同的状态。
一般来说,所有进程都要经历以下3种状 态。
❖ suid和sgid是根据POSIX标准引入的,在系统调用改变uid 和gid时,用于保留真正的uid和gid。
❖ fsuid和fsgid称为文件系统的uid和gid,用于对文件系统操
作时的合法性检查,是LINUX独特的标识类型。它们一般分
别和euid和egid一致,但在NFS文件系统中NFS服务器需要
16
3 进程的状态和调度
17
Linux系统信号
信号主要用于通知进程异步事件的发生。 在Linux中可以识别29种不同的信号,这些信号 中的大部分都有了预先定义好的意义,
进程可以显式的用kill或killpg系统调用来 向另一个进程发信号。
18
进程可以通过提供信号处理函数来取代 对于任意信号的缺省反应,这种缺省反应一 般都是终止进程。
uid=euid=fsuid, gid=egid=fsgid。
10
进程标识:
❖ uid和gid是运行进程的用户标识和用户组标识。
❖ euid和egid又称为有效的uid和gid。出于系统安全权限的考 虑,运行程序时要检查euid和egid的合法性。通常,uid等 于euid,gid等于egid。有时候,系统会赋予一般用户暂时 拥有root的uid和gid(作为用户进程的euid和egid),以便 于进行运作。
Linux内核简介介绍课件
![Linux内核简介介绍课件](https://img.taocdn.com/s3/m/5ce5d8ee27fff705cc1755270722192e44365857.png)
✓ 进程调度算法:Linux内核采用 了多种进程调度算法,如O(1)调 度算法、CFS调度算法等,以提 高系统的性能和稳定性。
12
34
✓ 进程优先级:Linux内核根据进 程的优先级进行调度,高优先级 的进程优先执行,低优先级的进 程等待执行。
✓ 实时调度:Linux内核支持实 时调度,以满足实时应用的需 求。
嵌入式系统
01 嵌入式系统是一种专用计算机系统,用于 控制和管理各种设备。
02 Linux内核在嵌入式系统中的应用非常广 泛,如路由器、交换机、网络设备等。
03 Linux内核具有开源、可定制、稳定性高 等特点,非常适合嵌入式系统的开发。
04 嵌入式系统在物联网、智能家居、工业自 动化等领域具有广泛的应用前景。
安全性和稳定性
4
系统调用:用户空间通过系 统调用与内核空间进行通信,
实现资源管理和任务调度
内核线程与进程
内核线程:由内核创建和 管理的线程,用于执行内 核任务
内核线程与进程的关系: 内核线程可以管理多个进 程,进程可以包含多个内 核线程
进程:由用户创建和管理 的线程,用于执行用户任 务
内核线程与进程的区别: 内核线程执行内核任务, 进程执行用户任务,内核 线程的优先级高于进程
演讲人
目录
01. Linux内核简介 02. Linux内核架构 03. Linux内核关键技术 04. Linux内核的应用
1
什么是Linux内核
01
Linux内核是操 作系统的核心 部分,负责管 理系统的硬件 资源、软件资 源和用户交互。
02
Linux内核是一 个开源项目, 由全球各地的 开发者共同维 护和开发。
云计算与虚拟化
Linux内核.ppt
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行交互操作的一种接口。
❖ LINUX文件系统: Linux文件系统是文件存放在磁盘等存储设
备上的组织方法。Linux能支持多种目前浒的文件系统,如EXT2、EXT3、 FAT、VFAT、ISO9660、NFS、SMB等。
❖ LINUX应用系统:标准的Linux系统都有一整套称为应
用程序的程序集,包括文本编辑器、编程语言、X Window、 办公套件、Internet工具、数据库等。
❖GNU 软件和派生工作均适用 GNU 通用公共许 可证,即 GPL(General Public License )
❖Linux的开发使用了众多的GUN工具
<>
GPL-开源软件的法律
❖GPL 允许软件作者拥有软件版权 ❖但GPL规定授予其他任何人以合法复
制、发行和修改软件的权利。
<>
2. Linux系统的主要特点
内核模块的能力
所有模块全部运行在内核态,直接调用函数,无需消息传递 支持多称多处理SMP机制
讲究效率的单模块操作系统
进程管理
内存管理
设备管理
文件管理
模块之间可以互相调用的单模块结构 <>
讲究效率的单模块操作系统
❖模块之间直接调用函数,除了函数调用 的开销外,没有额外开销。 ❖庞大的操作系统有数以千计的函数 ❖复杂的调用关系势必导致操作系统维护 的困难
个平台使它仍然能按其自身的方式运行的能力。Linux是一种可 移植的操作系统,能够在从微型计算机到大型计算机的任何环境 中和任何平台上运行。
3. LINUX的组成
❖ LINUX的内核:内核是系统的核心,是运行程序和管理
像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序。
❖ LINUX SHELL: Shell是系统的用户界面,提供了用户与内核进
❖ LINUX文件系统: Linux文件系统是文件存放在磁盘等存储设
备上的组织方法。Linux能支持多种目前浒的文件系统,如EXT2、EXT3、 FAT、VFAT、ISO9660、NFS、SMB等。
❖ LINUX应用系统:标准的Linux系统都有一整套称为应
用程序的程序集,包括文本编辑器、编程语言、X Window、 办公套件、Internet工具、数据库等。
❖GNU 软件和派生工作均适用 GNU 通用公共许 可证,即 GPL(General Public License )
❖Linux的开发使用了众多的GUN工具
<>
GPL-开源软件的法律
❖GPL 允许软件作者拥有软件版权 ❖但GPL规定授予其他任何人以合法复
制、发行和修改软件的权利。
<>
2. Linux系统的主要特点
内核模块的能力
所有模块全部运行在内核态,直接调用函数,无需消息传递 支持多称多处理SMP机制
讲究效率的单模块操作系统
进程管理
内存管理
设备管理
文件管理
模块之间可以互相调用的单模块结构 <>
讲究效率的单模块操作系统
❖模块之间直接调用函数,除了函数调用 的开销外,没有额外开销。 ❖庞大的操作系统有数以千计的函数 ❖复杂的调用关系势必导致操作系统维护 的困难
个平台使它仍然能按其自身的方式运行的能力。Linux是一种可 移植的操作系统,能够在从微型计算机到大型计算机的任何环境 中和任何平台上运行。
3. LINUX的组成
❖ LINUX的内核:内核是系统的核心,是运行程序和管理
像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序。
❖ LINUX SHELL: Shell是系统的用户界面,提供了用户与内核进
Linux内核分析 ppt课件
![Linux内核分析 ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/164ef8a6360cba1aa811dab6.png)
线性地址 cr3
global dir middle dir table
offset
页
页中间
页表
页全局
目录
目录
+
+
++
cr3:cpu的控制寄存器
13
PPT课件
图2-12 虚拟内存区域及其操作集的结构
vm_area_struct vm_end
进程的虚拟内存
vm_start vm_flags
虚拟内存区域
第二章 Linux内核分析
2.1 Linux内核结构概述
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。内存管理与其它子模块的关系如 图2-1所示:
内存管理
硬件无关
硬件相关
虚拟文件系统 逻辑文件系统 硬件驱动程序
进程调度
网络 网络协议 硬件驱动程序
PPT课件
slab描述符
slab描述符
Full slab
Empty slab
Partially full slab
2.3.3 虚拟内存管理器
系统调用接口
mmap mremap
mmap filemap
11
Page_io Swap_state
swap
swapfile swap
kswapd
Page_alloc memory
2.2.1 描述进程的数据结构 2.2.2 进程调度 2.2.3 创建进程
2 2.2.4 进程通信P机PT课制件
图2-2 进程可运行度量函数流程图
goodness() 开始
p->policy 分类
SCHED_OTHER
linux内核简介.ppt
![linux内核简介.ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/3d59937376c66137ef061923.png)
API和系统调用完全不同:
–API只是一个函数定义 –系统调用通过“软中断”向内核发出一个明确
的请求
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
10
系统调用图解 用户态
内核态
系统调用 1
系统调用 返回
2
trap 0
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
中断的概念,终端 控制台设备驱动
Shell程序分析输入参 数,确定这是ls命令
什么是shell?
终端解释程序
什么是系统调用?
内核态用户态相关问 题,内存保护
调用系统调用fork生成 一个shell本身的拷贝
调用exec系统调用将ls 的可执行文件装入内存
从系统调用返回
Shell和ls都得以执行
系统调用是怎 么实现的?
3
Linux 基本概念
• 系统调用 • 内存管理 • 进程管理 • 虚拟文件系统(VFS) • 信号机制 • 内核初始化过程
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
4
➢ 提纲
• 用户态和内核态 • 系统调用意义 • 系统调用方法
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
Memory manager Signal 。。。
File systems Process management Device drivers Net work
Kernel interface to the hardware
Terminal controllers Terminals
Device controllers Memory controllers
–API只是一个函数定义 –系统调用通过“软中断”向内核发出一个明确
的请求
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
10
系统调用图解 用户态
内核态
系统调用 1
系统调用 返回
2
trap 0
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
中断的概念,终端 控制台设备驱动
Shell程序分析输入参 数,确定这是ls命令
什么是shell?
终端解释程序
什么是系统调用?
内核态用户态相关问 题,内存保护
调用系统调用fork生成 一个shell本身的拷贝
调用exec系统调用将ls 的可执行文件装入内存
从系统调用返回
Shell和ls都得以执行
系统调用是怎 么实现的?
3
Linux 基本概念
• 系统调用 • 内存管理 • 进程管理 • 虚拟文件系统(VFS) • 信号机制 • 内核初始化过程
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
4
➢ 提纲
• 用户态和内核态 • 系统调用意义 • 系统调用方法
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
Memory manager Signal 。。。
File systems Process management Device drivers Net work
Kernel interface to the hardware
Terminal controllers Terminals
Device controllers Memory controllers
《Linux基础及应用教程》课件第10章 Linux内核机制
![《Linux基础及应用教程》课件第10章 Linux内核机制](https://img.taocdn.com/s3/m/82a3a541cd1755270722192e453610661ed95af1.png)
1.Bottom Half处理
系统内核中可以有多达32个不同的bottom half 处理程序。bh _ base中保存着指向每一 个bottom half处理程序的指针。
2.任务队列
任务队列是系统内核将任务推迟到以后再 做的方法。Linux系统有一个机制可以把任务 放入到队列中等待以后处理。
3.计时器
10.1 Linux内核简介
10.1.1 Linux内核的地位 Linux操作系统由4个主要的子系统所组成: • 1)用户应用程序:在某个特定的Linux系统上运行的应用程序集
合,它将随着该计算机系统的用途不同而有所变化,但一般会包 括文字处理应用程序和Web浏览器。 • 2)O/S服务:这些服务一般认为是操作系统的一部分(命令外 壳程序等)。
3.把增加的 sys_call_table 表项所对应的向量,在 include/asm-386/unistd.h 中进行必要声明,以供用 户进程和其他系统进程查询或调用:
增加后的部分 /usr/src/linux/include/asm386/unistd.h 文件如下:
... ... #define __NR_sendfile 187 #define __NR_getpmsg 188 #define __NR_putpmsg 189 #define __NR_vfork 190 /* add by I */ #define __NR_addtotal 191
修改后为:
... ... .long SYMBOL_NAME(sys_sendfile) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams1 */ .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams2 */ .long SYMBOL_NAME(sys_vfork) /* 190 */ /* add by I */ .long SYMBOL_NAME(sys_addtotal) .rept NR_syscalls-191 .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) .endr
系统内核中可以有多达32个不同的bottom half 处理程序。bh _ base中保存着指向每一 个bottom half处理程序的指针。
2.任务队列
任务队列是系统内核将任务推迟到以后再 做的方法。Linux系统有一个机制可以把任务 放入到队列中等待以后处理。
3.计时器
10.1 Linux内核简介
10.1.1 Linux内核的地位 Linux操作系统由4个主要的子系统所组成: • 1)用户应用程序:在某个特定的Linux系统上运行的应用程序集
合,它将随着该计算机系统的用途不同而有所变化,但一般会包 括文字处理应用程序和Web浏览器。 • 2)O/S服务:这些服务一般认为是操作系统的一部分(命令外 壳程序等)。
3.把增加的 sys_call_table 表项所对应的向量,在 include/asm-386/unistd.h 中进行必要声明,以供用 户进程和其他系统进程查询或调用:
增加后的部分 /usr/src/linux/include/asm386/unistd.h 文件如下:
... ... #define __NR_sendfile 187 #define __NR_getpmsg 188 #define __NR_putpmsg 189 #define __NR_vfork 190 /* add by I */ #define __NR_addtotal 191
修改后为:
... ... .long SYMBOL_NAME(sys_sendfile) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams1 */ .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams2 */ .long SYMBOL_NAME(sys_vfork) /* 190 */ /* add by I */ .long SYMBOL_NAME(sys_addtotal) .rept NR_syscalls-191 .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) .endr
第1章 Linux 26内核概述v2PPT课件
![第1章 Linux 26内核概述v2PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/87636be884868762caaed57e.png)
GPL:是General Public License的缩写,GNU通用 公共许可证(GNU General Public License, GPL)。
1985年Richard Stallman又创立了自由软件基金 会(Free Software Foundation,FSF)来为GNU计 划提供技术、法律以及财政支持。
学习Linux 一定要理解开源、GPL 等理念和精神, 这也是是与Windows系统最大的不同
06.11.2020
华中科技大学计算机学院
8
Linux实际是GNU/ Linux.
Linux内核及其相关大量软件都是在GPL的推动 下开发的.包括:
窗口管理系统xwindow,编译器gcc,编辑器vi, 各种shell,脚本解释器,浏览器等众多实用工 具.
功能的接口. 由于Linux开放源码,因此开发者可以设计自己的
系统调用,然后将其加入内核. (8)支持多种协议 Linux支持多种协议, 可以使用多种网卡驱动程序.
06.11.2020
华中科技大学计算机学院
14
补充: 进程的概念
进程的定义 进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合
06.11.2020
华中科技大学计算机学院
12
(4)支持多种平台的虚拟内存管理
Linux的虚拟内存管理为不同的硬件平台提供了统 一的接口.因此能够比较容易的移植到新的硬件平 台.
(5)支持虚拟文件系统(VFS)
虚拟文件系统不仅为多种逻辑文件系统提供了(如 ext2,fat等)提供了统一的接口;并且为各种硬件 设备(特殊文件)也提供了统一的接口.
Linux对不同硬件系统的支持,可在Intel X86、Digital Alpha 、Power PC 、 Sun Sparc、MIPS 、ARM等处理器上运行,大大的提 高了跨平台移植性。
1985年Richard Stallman又创立了自由软件基金 会(Free Software Foundation,FSF)来为GNU计 划提供技术、法律以及财政支持。
学习Linux 一定要理解开源、GPL 等理念和精神, 这也是是与Windows系统最大的不同
06.11.2020
华中科技大学计算机学院
8
Linux实际是GNU/ Linux.
Linux内核及其相关大量软件都是在GPL的推动 下开发的.包括:
窗口管理系统xwindow,编译器gcc,编辑器vi, 各种shell,脚本解释器,浏览器等众多实用工 具.
功能的接口. 由于Linux开放源码,因此开发者可以设计自己的
系统调用,然后将其加入内核. (8)支持多种协议 Linux支持多种协议, 可以使用多种网卡驱动程序.
06.11.2020
华中科技大学计算机学院
14
补充: 进程的概念
进程的定义 进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合
06.11.2020
华中科技大学计算机学院
12
(4)支持多种平台的虚拟内存管理
Linux的虚拟内存管理为不同的硬件平台提供了统 一的接口.因此能够比较容易的移植到新的硬件平 台.
(5)支持虚拟文件系统(VFS)
虚拟文件系统不仅为多种逻辑文件系统提供了(如 ext2,fat等)提供了统一的接口;并且为各种硬件 设备(特殊文件)也提供了统一的接口.
Linux对不同硬件系统的支持,可在Intel X86、Digital Alpha 、Power PC 、 Sun Sparc、MIPS 、ARM等处理器上运行,大大的提 高了跨平台移植性。
第二章-Linux内核及内核编程分析课件
![第二章-Linux内核及内核编程分析课件](https://img.taocdn.com/s3/m/a75f873ca55177232f60ddccda38376baf1fe09b.png)
快,更稳定,并一般会修复老版本中的bug 。 • 经常性地选择升级更新的系统内核是Linux使用者的必要操作内容。 • 编译适合自己的内核,将不需要的功能不要编译进内核,以免增加被
系统攻击者利用的漏洞。
Linux内核及编程
Linux内核编译
Linux内核的获取和更新
• linux内核版本发布的官方网站http:// 。 • 发布形式:一种是full/Source 版本,另外一种是patch文件,即补丁。 • 完整内核版本较大,一般是tar.gz或者是.bz2文件,二者分别是使用
Linux内核源代码目录结构
• arch:和硬件体系结构相关的代码,每种平台占一个相应目录。 • drivers:设备驱动程序,每个不同驱动占用一个子目录。 • fs:支持的各种文件系统,如EXT、FAT、NTFS、JFFS2。 • block:块设备驱动程序I/O调度。 • include:与系统相关的头文件放在include/linux下。 • init:内核初始化代码。 • kernel:内核最核心部分,和平台相关的一部分放在arch/*/kernel • mm:内存管理代码,和平台相关的一部分放在arch/*/mm • scripts:用于配置内核的脚本文件。 • usr:实现了用于打包和压缩的cpio等。
FORLINX_linux-2.6.36.2.tar.gz 。 • 文件解压到/usr/src/linux目录,然后稍作修改。 mv linux linux-2.6.5;
ln -s linux-2.6.5 linux。(可选)
Linux内核及编程
Linux内核编译步骤
• 通常要运行的第一个命令是: cd /usr/src/linux 。 • make mrproper :该命令确保源代码目录下没有不正确的.ko文件以及
系统攻击者利用的漏洞。
Linux内核及编程
Linux内核编译
Linux内核的获取和更新
• linux内核版本发布的官方网站http:// 。 • 发布形式:一种是full/Source 版本,另外一种是patch文件,即补丁。 • 完整内核版本较大,一般是tar.gz或者是.bz2文件,二者分别是使用
Linux内核源代码目录结构
• arch:和硬件体系结构相关的代码,每种平台占一个相应目录。 • drivers:设备驱动程序,每个不同驱动占用一个子目录。 • fs:支持的各种文件系统,如EXT、FAT、NTFS、JFFS2。 • block:块设备驱动程序I/O调度。 • include:与系统相关的头文件放在include/linux下。 • init:内核初始化代码。 • kernel:内核最核心部分,和平台相关的一部分放在arch/*/kernel • mm:内存管理代码,和平台相关的一部分放在arch/*/mm • scripts:用于配置内核的脚本文件。 • usr:实现了用于打包和压缩的cpio等。
FORLINX_linux-2.6.36.2.tar.gz 。 • 文件解压到/usr/src/linux目录,然后稍作修改。 mv linux linux-2.6.5;
ln -s linux-2.6.5 linux。(可选)
Linux内核及编程
Linux内核编译步骤
• 通常要运行的第一个命令是: cd /usr/src/linux 。 • make mrproper :该命令确保源代码目录下没有不正确的.ko文件以及
Linux操作系统内核原理PPT课件
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第19页/共28页
进程虚存空间 虚存区
虚存区
分页式内存管理
• Linux系统中使用了同时用于64位和32位系统 的通用分页模型。
• 模型中使用四级页表,32位系统只使用PGD和 PTE两项
线性地址 64位
页全局目录PGD 页上级目录PUD 页中级目录PMD 页表PTE
页内偏移
页框
cr3
第20页/共28页
Linux物理内存管理
• Linux内核为了适应不同的硬件架构,对不同性
能的内存分成不同的节点(Node),内存模型如下
图:
pg_data_t
内存节点 16M
ZONE_DMA
node_zones
zone
ZONE_NORMAL
896M
ZONE_DMA
ZONE_NORMAL ZONE_HIGHMEM
zone_mem_map
nopage swapin swaout
……
……
vm_area_struct vm_start vm_end …… vm_ops vm_next
vm_area_struct vm_start vm_end …… vm_ops vm_next
vm_area_struct vm_start vm_end …… vm_ops vm_next
进程1 进程2 进程3
进程n 用户态
…… ……
内核线程1
内核线程2
内核线程3
内 核
内核线程4
功 能
内核线程5
函
数
第3页/共28页
内核线程n
内核态 地址空间
进程和线程的区别
• 线程是系统最小的执行流单位,一个线程就是 一个执行过程,是任务调度的基本单位。
进程虚存空间 虚存区
虚存区
分页式内存管理
• Linux系统中使用了同时用于64位和32位系统 的通用分页模型。
• 模型中使用四级页表,32位系统只使用PGD和 PTE两项
线性地址 64位
页全局目录PGD 页上级目录PUD 页中级目录PMD 页表PTE
页内偏移
页框
cr3
第20页/共28页
Linux物理内存管理
• Linux内核为了适应不同的硬件架构,对不同性
能的内存分成不同的节点(Node),内存模型如下
图:
pg_data_t
内存节点 16M
ZONE_DMA
node_zones
zone
ZONE_NORMAL
896M
ZONE_DMA
ZONE_NORMAL ZONE_HIGHMEM
zone_mem_map
nopage swapin swaout
……
……
vm_area_struct vm_start vm_end …… vm_ops vm_next
vm_area_struct vm_start vm_end …… vm_ops vm_next
vm_area_struct vm_start vm_end …… vm_ops vm_next
进程1 进程2 进程3
进程n 用户态
…… ……
内核线程1
内核线程2
内核线程3
内 核
内核线程4
功 能
内核线程5
函
数
第3页/共28页
内核线程n
内核态 地址空间
进程和线程的区别
• 线程是系统最小的执行流单位,一个线程就是 一个执行过程,是任务调度的基本单位。
linux内核完全注释一PPT课件
![linux内核完全注释一PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/c858b9d6e009581b6bd9eb59.png)
Linux:开放的操作系统
是一个UNIX操作系统的克隆,可以免费使 用,遵循GPL声明,可以自由修改和传播。 Linux包含了人们希望操作系统拥有的所 有功能特性,这些功能包括真正的多任务、 虚拟内存、世界上最快的TCP/IP驱动程序、 共享库和多用户支持。
现在是个人计算机和工作站上的UNIX类操 作系统。它不仅继承了UNIX的特征,而且 在许多方面超过了UNIX。
单内核例子
Linux
微内核优点
内核简单 可移值性好
微内核缺点
开销大
微内核例x简介 Linux的历史与现状
Linux之父
Linus Torvalds(林纳 斯·托瓦兹,1969年12 月28日生 )
毕业与芬兰赫尔辛基大 学计算机科学系,大学 二年级时编写Linux
设备管理
内 核
行在内核模式中
模 式
应用程序与内核模块、
内核模块间的通信是通
过函数调用实现的
硬件
操作系统内核体系结构——微内核
应用程序 设备服务器 文件服务器 IPC、进程管理、内存管理 硬件
用 内核仅包含一些最
户 模
基本功能,运行在
式 内核模式下
其它操作系统功能
内 以服务器的形式提
核 模
批处理操作系统 串行,非交互
单任务单用户操作系统 串行,交互 Dos
多任务单用户操作系统 并行,交互 Windows 98
多任务多用户操作系统 并行,交互,分时共享 Unix、Linux、Windows XP
实时操作系统 并行,响应时间短,容错性 强 嵌入式Linux
供,运行在用户模
式 式下
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Linux的内核版本 linux发行版本
.
.
.
不同版本的核心源码的文件数
.
Linux的内核版本
Linux内核由其创始人linus带领的小组维护。这个版本 我们就认为是“官方版本”。内核版本号的格式是: 主版本号.次版本号.修正号
例如:Linux 2.4.10 ,主版本号是2,次版本号是4,第 10次修正.
.
参考资料
80386 Programmer’s Reference Manual 1986 GCC 手册—关于内联汇编 as86或者nasm手册 Ld手册 K&r c
.
.
Linux0.01内核简介
比之2.4版500万行,0.01版共8000余行代 码,可以完全阅读
已经具备了现代操作系统的基本要素 支持的硬件平台
GPL的一员是我一生中作过最漂亮的一件事”。
.
Linux 的发音
据说,linux的创始人Linus(Linus Torvalds)针对读 音分歧较多的情况,特意录了一段他对Linux的发 音。这段录音的内容是这样的:“Hello,this is Linus Torvalds and I pronounce Linux as Linux”。我听出来的是/'li:nэks/,综合网上和 linus自己的读音,概括出几个自认为最合适也最 通用的读法:/Li'n ks/(“里那克斯”)或 /'li:nэks/(“里呢克斯”)或/Li'nu:ks?/(“里纽克 斯”)。
.
.
Linux的来历
1994年,Torvalds终于推出了 Linux的正式的 1.0 版本。此时这个操作系统已经变得比较稳定并且拥 有很多的高级特性了:支持抢先多任务、对称多处 理和完全的POSIX兼容性等。它甚至有了自己的吉 祥物!Torvalds在Linux的联机文档里这样描述到: "它是一只讨人喜欢的、让人一见就想拥抱的、刚 刚饱餐了一顿鲱鱼的企鹅"。
在1998年Linux获得了广泛支持,尤为重要的是 几乎所有的大型软件公司都宣布推出或即将为 Linux开发相应的产品。 有人预测在2003年之前 成为紧随微软Windows NT之后的第二大操作系统。
Linux 的吉祥物是 Linux 企鹅,它是由 Linux Torvalds 挑选的代表他.所创立的 Linux 操作系统.
linux名字由来
开始,linux还没有专门的新闻组。linus只是在赫 尔辛基技术大学的一台FTP服务器上发了一则消息, 说可以下载linux的公开版本。Linux是linus的笔 名,他担心如果用Linux来命名的话有人会说他狂 妄而且不会认真对它。于是他用了一个很怪的名字 Freak(free+freak+X)---free就是自由;freak 愿意是怪胎的意思。表示这个系统还有很多不完善 的地方。加上X是模仿UNIX和MINIX让人家一看 就知道这是一个操作系统。后来,这台FTP的管理 员不喜欢Freax这个名字,最后选择了Linux.。
第一讲 Linux 内核分析概述
.
本讲内容
Linux操作系统内核简介 linux内核分析概论
.
第一节 Linux操作系统内核简介
Linux操作系统简介 Linux内核版本简介
.
什么是linux操作系统
Linux是:
多任务的多用户多平台 工作在保护模式下 遵守POSIX标准 遵守SYSV和BSD扩展 遵守GPL许可 32位(也有64位)的类UNIX 开放源代码的免费
SYSV和BSD扩展 可以理解为和SYSV和BSD 源代码级的兼容。简单一点,就是Linux下的应用 程序同时也能在这两个系统上运行。。
GPL(General Public License) 公用许 可证。
.
Linux的来历
Linux最早是Linus Torvalds在1991年开始设计 开发的。linus是芬兰人,赫尔辛基是芬兰的首都, 当时他正是赫尔辛基大学计算机系的学生,23岁。 1990年的秋天,linus在赫尔辛基大学学习UNIX (一种操作系统,和linux有密切联系,在后面本 章小节中我会详悉介绍)课程,教材是Andrew Tanenbaum教授写的《操作系统:设计与实现》 (现在中译本很多,大家可以找来看看)。《操作系 统:设计与实现》是用Minix(Andy Tanenbaum教授所写的很小的Unix操作系统,主 要用于操作系统教学。
.
自由软件
Richard Stallman在1971年加入MIT的人工智能 实验室,他认为:知识应该与其它能从知识中受益 的人一起共享,重要的资源应该被利用。他想把自 己开发的软件与其它人共享,按照法律,他是MIT 的员工,他写的程序是属于MIT的。为了不冒犯法 律,毅然辞职。大约在一年以后,由于个别的公司 控制了许多公共软件的开发项目。自1984年起 MIT开始支持Richard Stallman的努力。这样就 导致了自由软件基金会(Free Software Foundation,FSF)的建立。他认为:计算机系 统因该开放,软件应该自由使用。
.
Linux的来历
在1991的时候,主观上有了这样一个目标,当时linus又需 要一个简单的终端仿真程序来存取Usenet新闻组的内容, 于是他就开始在上面两个草草编写的进程的基础上又写了 一个程序。他是这样描述的:“一个进程是从键盘上阅读 输入然后发送给调制解调器,另一个进程是从调制解调器 上阅读发送过来的信息然后送到屏幕上供人阅读。”然而 要实现这两个新的进程,他显然还需要一些别的东西,这 就是驱动程序。他必须为不同的显示器、键盘和调制解调 器编写驱动程序。1991年的夏季,也就是他购买了第一台 PC机之后6个月,Linus觉得他还需要从网上下载某些文件, 为此他必须读写某个磁盘。于是他又不得不写一个磁盘驱 动程序,然后是一个文件系统。而一旦你有了任务切换器、 文件系统和设备驱动程序之后,你当然就拥有了一个操作 系统,或者至少是它的一个内核。linux也就这样诞生了。
.
GNU
Richard Stallman打算组织开发一个完全基于自 由软件的软件体系——GNU(GNU's Not Unix, GNU这个单词含义正好是产于南非州的一种大羚 羊,所以我们经常可以看到有些linux书的封面是 一只羚羊,就是这个道理。)。它的目标是:写一 个完整的与UNIX兼容的软件系统。由于刚开始还 没有很好的自由软件可供使用。所以他们先从系统 的应用软件和工具着手。比如很有名的:emacs (编辑器) gcc(据说是世界上效率最高的编译器) 等等。同时他们也开发GUN体系的操作系统内核: hurd。可是开发得很缓慢。到现在也没有全部完 工。
的操作系统 它是由芬兰赫尔辛基大学的学生 Linus Torvalds 在1991年开发出来的
.
POSIX POSIX表示可移植操作系统接口 (Portable Operating System Interface ,缩 写为 POSIX 是为了读音更像UNIX)。电气和电 子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE) 最初开发 POSIX 标准,是为了提高 UNIX 环境下应用程序 的可移植性。然而,POSIX 并不局限于 UNIX。 许多其它的操作系统,例如 WinNT,都支持 POSIX 标准。POSIX.1 已经被国际标准化组织 (International Standards Organization, ISO)所接受,被命名为 ISO/IEC 99451:1990 标准。
.
GPL
在其它人协作下, Stallman创作了通用软件许可 证(General Public Licese,GPL)。这对推动 自由软件的发展起了重要作用。GPL主要的规定:
1) GPL保证任何人有共享和修改自由软件的
自由。还可以把修改后的软件向公众发布。但是发
布者要无条件开放其源代码。这样就保证自由软件
.
Linux的来历
刚开始他是在Minix环境下写了一个处理多 任务切换的程序,用他自己的话来描述这个 程序:“这个程序包括两个进程,都是向屏 幕上写字母,然后用一个定时器来切换这两 个进程。一个进程写A,另一个进程写B, 所以我就在屏幕上看到了AAAA,BBBB, 如此循环重复的输出结果。”linus在练习 使用Minix时,发现其功能很不完善。于是 他就有了一个目标:写一个比Minix更好的 Minix。所以Minix是linux的父亲
.
linux和UNIX的关系
linux最初是由Minix发展而来,Minix是由 4.3BSD UNIX发展而来,4.3BSD UNIX是由 AT&T的所谓真正的UNIX发展而来。可以总结出: Minix是linux的父亲,而UNIX则是linux的祖父了。 虽然UNIX和linux的源代码完全无关,可是linux 中的许多特性和UNIX有很多相等之处。如:
.
第二节 linux内核分析概论
Linux内核分析需要的基础知识 Linux0.01内核简介 Linux内核分析的方法、工具、参考书
.
Linux内核分析需要的基础知识
理论
操作系统的基本知识 LINUX基本操作 8086硬件体系结构,接口编程知识
语言
C语言 AT&T汇编和INTEL汇编,GCC内联汇编
的低价。
Hale Waihona Puke 2) GPL规定自由软件的衍生作品必须以GPL为
重新发布的许可证。这样就保证了自由软件的持续
性。
3) GPL规定允许公司销售自由软件。这就为
公司介入自由软件事业敞开大门。
.
Linux和自由软件
自从1991Linux发布以来,一直是完全自由扩
散的。他要求所有的源码必须公开且任何人不准从
.
.
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不同版本的核心源码的文件数
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Linux的内核版本
Linux内核由其创始人linus带领的小组维护。这个版本 我们就认为是“官方版本”。内核版本号的格式是: 主版本号.次版本号.修正号
例如:Linux 2.4.10 ,主版本号是2,次版本号是4,第 10次修正.
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参考资料
80386 Programmer’s Reference Manual 1986 GCC 手册—关于内联汇编 as86或者nasm手册 Ld手册 K&r c
.
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Linux0.01内核简介
比之2.4版500万行,0.01版共8000余行代 码,可以完全阅读
已经具备了现代操作系统的基本要素 支持的硬件平台
GPL的一员是我一生中作过最漂亮的一件事”。
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Linux 的发音
据说,linux的创始人Linus(Linus Torvalds)针对读 音分歧较多的情况,特意录了一段他对Linux的发 音。这段录音的内容是这样的:“Hello,this is Linus Torvalds and I pronounce Linux as Linux”。我听出来的是/'li:nэks/,综合网上和 linus自己的读音,概括出几个自认为最合适也最 通用的读法:/Li'n ks/(“里那克斯”)或 /'li:nэks/(“里呢克斯”)或/Li'nu:ks?/(“里纽克 斯”)。
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Linux的来历
1994年,Torvalds终于推出了 Linux的正式的 1.0 版本。此时这个操作系统已经变得比较稳定并且拥 有很多的高级特性了:支持抢先多任务、对称多处 理和完全的POSIX兼容性等。它甚至有了自己的吉 祥物!Torvalds在Linux的联机文档里这样描述到: "它是一只讨人喜欢的、让人一见就想拥抱的、刚 刚饱餐了一顿鲱鱼的企鹅"。
在1998年Linux获得了广泛支持,尤为重要的是 几乎所有的大型软件公司都宣布推出或即将为 Linux开发相应的产品。 有人预测在2003年之前 成为紧随微软Windows NT之后的第二大操作系统。
Linux 的吉祥物是 Linux 企鹅,它是由 Linux Torvalds 挑选的代表他.所创立的 Linux 操作系统.
linux名字由来
开始,linux还没有专门的新闻组。linus只是在赫 尔辛基技术大学的一台FTP服务器上发了一则消息, 说可以下载linux的公开版本。Linux是linus的笔 名,他担心如果用Linux来命名的话有人会说他狂 妄而且不会认真对它。于是他用了一个很怪的名字 Freak(free+freak+X)---free就是自由;freak 愿意是怪胎的意思。表示这个系统还有很多不完善 的地方。加上X是模仿UNIX和MINIX让人家一看 就知道这是一个操作系统。后来,这台FTP的管理 员不喜欢Freax这个名字,最后选择了Linux.。
第一讲 Linux 内核分析概述
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本讲内容
Linux操作系统内核简介 linux内核分析概论
.
第一节 Linux操作系统内核简介
Linux操作系统简介 Linux内核版本简介
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什么是linux操作系统
Linux是:
多任务的多用户多平台 工作在保护模式下 遵守POSIX标准 遵守SYSV和BSD扩展 遵守GPL许可 32位(也有64位)的类UNIX 开放源代码的免费
SYSV和BSD扩展 可以理解为和SYSV和BSD 源代码级的兼容。简单一点,就是Linux下的应用 程序同时也能在这两个系统上运行。。
GPL(General Public License) 公用许 可证。
.
Linux的来历
Linux最早是Linus Torvalds在1991年开始设计 开发的。linus是芬兰人,赫尔辛基是芬兰的首都, 当时他正是赫尔辛基大学计算机系的学生,23岁。 1990年的秋天,linus在赫尔辛基大学学习UNIX (一种操作系统,和linux有密切联系,在后面本 章小节中我会详悉介绍)课程,教材是Andrew Tanenbaum教授写的《操作系统:设计与实现》 (现在中译本很多,大家可以找来看看)。《操作系 统:设计与实现》是用Minix(Andy Tanenbaum教授所写的很小的Unix操作系统,主 要用于操作系统教学。
.
自由软件
Richard Stallman在1971年加入MIT的人工智能 实验室,他认为:知识应该与其它能从知识中受益 的人一起共享,重要的资源应该被利用。他想把自 己开发的软件与其它人共享,按照法律,他是MIT 的员工,他写的程序是属于MIT的。为了不冒犯法 律,毅然辞职。大约在一年以后,由于个别的公司 控制了许多公共软件的开发项目。自1984年起 MIT开始支持Richard Stallman的努力。这样就 导致了自由软件基金会(Free Software Foundation,FSF)的建立。他认为:计算机系 统因该开放,软件应该自由使用。
.
Linux的来历
在1991的时候,主观上有了这样一个目标,当时linus又需 要一个简单的终端仿真程序来存取Usenet新闻组的内容, 于是他就开始在上面两个草草编写的进程的基础上又写了 一个程序。他是这样描述的:“一个进程是从键盘上阅读 输入然后发送给调制解调器,另一个进程是从调制解调器 上阅读发送过来的信息然后送到屏幕上供人阅读。”然而 要实现这两个新的进程,他显然还需要一些别的东西,这 就是驱动程序。他必须为不同的显示器、键盘和调制解调 器编写驱动程序。1991年的夏季,也就是他购买了第一台 PC机之后6个月,Linus觉得他还需要从网上下载某些文件, 为此他必须读写某个磁盘。于是他又不得不写一个磁盘驱 动程序,然后是一个文件系统。而一旦你有了任务切换器、 文件系统和设备驱动程序之后,你当然就拥有了一个操作 系统,或者至少是它的一个内核。linux也就这样诞生了。
.
GNU
Richard Stallman打算组织开发一个完全基于自 由软件的软件体系——GNU(GNU's Not Unix, GNU这个单词含义正好是产于南非州的一种大羚 羊,所以我们经常可以看到有些linux书的封面是 一只羚羊,就是这个道理。)。它的目标是:写一 个完整的与UNIX兼容的软件系统。由于刚开始还 没有很好的自由软件可供使用。所以他们先从系统 的应用软件和工具着手。比如很有名的:emacs (编辑器) gcc(据说是世界上效率最高的编译器) 等等。同时他们也开发GUN体系的操作系统内核: hurd。可是开发得很缓慢。到现在也没有全部完 工。
的操作系统 它是由芬兰赫尔辛基大学的学生 Linus Torvalds 在1991年开发出来的
.
POSIX POSIX表示可移植操作系统接口 (Portable Operating System Interface ,缩 写为 POSIX 是为了读音更像UNIX)。电气和电 子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE) 最初开发 POSIX 标准,是为了提高 UNIX 环境下应用程序 的可移植性。然而,POSIX 并不局限于 UNIX。 许多其它的操作系统,例如 WinNT,都支持 POSIX 标准。POSIX.1 已经被国际标准化组织 (International Standards Organization, ISO)所接受,被命名为 ISO/IEC 99451:1990 标准。
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GPL
在其它人协作下, Stallman创作了通用软件许可 证(General Public Licese,GPL)。这对推动 自由软件的发展起了重要作用。GPL主要的规定:
1) GPL保证任何人有共享和修改自由软件的
自由。还可以把修改后的软件向公众发布。但是发
布者要无条件开放其源代码。这样就保证自由软件
.
Linux的来历
刚开始他是在Minix环境下写了一个处理多 任务切换的程序,用他自己的话来描述这个 程序:“这个程序包括两个进程,都是向屏 幕上写字母,然后用一个定时器来切换这两 个进程。一个进程写A,另一个进程写B, 所以我就在屏幕上看到了AAAA,BBBB, 如此循环重复的输出结果。”linus在练习 使用Minix时,发现其功能很不完善。于是 他就有了一个目标:写一个比Minix更好的 Minix。所以Minix是linux的父亲
.
linux和UNIX的关系
linux最初是由Minix发展而来,Minix是由 4.3BSD UNIX发展而来,4.3BSD UNIX是由 AT&T的所谓真正的UNIX发展而来。可以总结出: Minix是linux的父亲,而UNIX则是linux的祖父了。 虽然UNIX和linux的源代码完全无关,可是linux 中的许多特性和UNIX有很多相等之处。如:
.
第二节 linux内核分析概论
Linux内核分析需要的基础知识 Linux0.01内核简介 Linux内核分析的方法、工具、参考书
.
Linux内核分析需要的基础知识
理论
操作系统的基本知识 LINUX基本操作 8086硬件体系结构,接口编程知识
语言
C语言 AT&T汇编和INTEL汇编,GCC内联汇编
的低价。
Hale Waihona Puke 2) GPL规定自由软件的衍生作品必须以GPL为
重新发布的许可证。这样就保证了自由软件的持续
性。
3) GPL规定允许公司销售自由软件。这就为
公司介入自由软件事业敞开大门。
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Linux和自由软件
自从1991Linux发布以来,一直是完全自由扩
散的。他要求所有的源码必须公开且任何人不准从