Linux 用户态和内核态头文件
Linux内核头文件
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以及一些有关描述符参数设置和获取的嵌入式汇编函数宏语句。
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用户态常用头文件
系统专用数据结构子目录include/sys
操作系统复习题
复习题一 一、选择题 1、下列选项中，不可能在用户态发生的事件是（） A.系统调用 B.外部中断 C.进程切换 D.缺页 2、中断处理和子程序调用都需要压栈以保护现场，中断处理一定会保存而子程序调用不需要保存其内容的是（） A.程序计数器 B.程序状态字寄存器 C.通用数据寄存器 D.通用地址寄存器 3、下列关于虚拟存储器的叙述中，正确的是（） A.虚拟存储只能基于连续分配技术 B.虚拟存储只能基于非连续分配技术 C.虚拟存储容量只受外存容量的限制 D.虚拟存储容量只受内存容量的限制 4、假设5个进程P0、P1、P2、P3、P4共享三类资源R1、R2、R3，这些资源总数分别为18、6、22。T0时刻的资源分配情况如下表所示，此时存在的一个安全序列是（） A. P0，P2，P4，P1，P3 B. P1，P0，P3，P4，P2 C. P2，P1，P0，P3，P4 D. P3，P4，P2，P1，P0 5、操作系统的I/O软件通常由四个层次组成，每一层明确定义了与邻近层次的接口，其合理的层次组织排列顺序是（） A.用户级I/O软件、设备无关软件、设备驱动程序、中断处理程序 B.用户级I/O软件、设备无关软件、中断处理程序、设备驱动程序 C.用户级I/O软件、设备驱动程序、设备无关软件、中断处理程序 D.用户级I/O软件、中断处理程序、设备无关软件、设备驱动程序 6、一个多道批处理系统中仅有P1和P2两个作业，P2比P1晚5ms到达，它的计算和I/O操作顺序如下： P1：计算60ms，I/O 80ms，计算20ms P2：计算120ms，I/O 40ms，计算40ms 若不考虑调度和切换时间，则完成两个作业需要的时间最少是（）
用户态至内核态的通讯
Proc fs /proc目录是系统模拟出来的一个文件系统，本身并不存在于磁盘上，其中的文件都表示内核 参数的信息 /proc 在linux系统中非常多地应用. 很多现代 Linux 发布中的工具, 例如 ps, top, 以及 uptime, 从 /proc 中获取它们的信息. 一些设备驱动也通过 /proc 输出信息. Netlink Netlink相对于其他的通信机制具有以下优点： 1.使用Netlink通过自定义一种新的协议并加入协议族即可通过socket API使用 Netlink协议完成数据交换，而ioctl和proc文件系统均需要通过程序加入相应的设 备或文件。 https://www.360docs.net/doc/af2952636.html,link使用socket缓存队列，是一种异步通信机制，而ioctl是同步通信机制，如 果传输的数据量较大，会影响系统性能。 https://www.360docs.net/doc/af2952636.html,link支持多播，属于一个Netlink组的模块和进程都能获得该多播消息。 https://www.360docs.net/doc/af2952636.html,link允许内核发起会话，而ioctl和系统调用只能由用户空间进程发起。 Syscall syscall的范围就广了，通过注册字符设备可以使用mmap和ioctl等来进行操作，要注意 的是在内核态ioctl已经被废弃，现在应该使用unlocked_ioctl，需要自己来加锁。 用户态通过系统暴露出来的系统调用来进行操作，如mmap，ioctl，open，close，read，write，内核态通过建立共享内存remap_pfn_range或者copy_to_user, copy_from_user 来进行操作。 IOCTL 内核和用户空间进行通信，大概有如下几种方式可以考虑： 采用内存映射的方式，将内核地址映射到用户态。这种方式最直接，可以适用大量的 数据传输机制。这种方式的缺点是很难进行“业务控制”，没有一种可靠的机制保障 内核和用户态的调动同步，比如信号量等都不能跨内核、用户层使用。因此内存映射 机制一般需要配合一种“消息机制”来控制数据的读取，比如采用“消息”类型的短 数据通道来完成一个可靠的数据读取功能。 ioctl机制，ioctl机制可以在驱动中扩展特定的ioctl消息，用于将一些状态从内核反应到用户态。Ioctl有很好的数据同步保护机制，不要担心内核和用户层的数据访问冲突，但是ioctl不适合传输大量的数据，通过和内存映射结合可以很好的完成大量数据交换 过程。但是，ioctl的发起方一定是在用户态，因此如果需要内核态主动发起一个通知 消息给用户层，则非常的麻烦。可能需要用户态程序采用轮询机制不停的ioctl。
linux 下各个头文件的作用
linux 下各个头文件的作用 2.6.30.4的头文件的位置和2.6.25.8的不一样，除去内核源码下的include目录外， 在arch/arm/mach-s3c2410/和arch/arm/plat-s3c24xx/目录下都有include目录的。 #include
内核复习提纲
?内核空间 ◆对于提供保护机制的现代系统来说，内核独立于普通应用程序，它一般处于 系统态，拥有受保护的内存空间和访问硬件设备的所有权限。这种系统态和 被保护起来的内存空间，统称为内核空间。 ?用户空间 ◆应用程序在用户空间执行。它们只能看到允许它们使用的部分系统资源，并 且不能使用某些特定的系统功能，不能直接访问硬件，还有其他一些使用限 制。 当内核运行的时候，系统以内核态进入内核空间，相反，普通用户程序以用户态进入用户空间 ?进程上下文 ◆当一个应用程序请求执行一条系统调用，我们说内核正在代其执行。进一步 解释，应用程序被称为通过系统调用在内核空间运行，而内核被称为运行于 进程上下文中。 这种交互关系——应用程序通过系统调用陷入内核——是应用程序完成其工作的基本行为方式。 ?中断上下文 ◆许多操作系统的中断服务程序都不在进程上下文中执行。它们在一个与所有 进程都无关的、专门的中断上下文中运行。 ◆这些上下文代表着内核活动的范围。概括为下列三者之一： ?运行于内核空间，处于进程上下文，代表某个特定的进程执行。 ?运行干内核空间，处于中断上下文，与任何进程无关，处理某个特 定的中断。 ?运行于用户空间，执行用户进程。 配置编译内核： $ tar zxvf linux-4.4.19.tar.gz 在编译内核之前，首先你必须配置它。由于内核提供了数不胜数的功能，支持了难以计数的硬件，因而有许多东西需要配置。 这些配置项要么是二选一，要么是三选一。 配置选项也可以是字符串或整数。 ?内核提供了各种不同的工具来简化内核配置。 ◆最简单的一种是一个基于文本的命令行工具：$make config ?该工具会挨个遍历所有配置项，要求用户选择yes、no或是module(如 果是三选一的话)。 ◆用基于ncurse库的图形界面工具：$make menuconfig ◆用基于x11的图形工具：$make xconfig
linux-0.11内核文件结构图
Linux内核文件结构图 Linux ｜－boot 系统引导汇编程序 ｜－bootsect.s 磁盘引导程序,编译后会驻留在磁盘的第一扇区中。 ｜－setup.s 主要用于读取机器的硬件配置参数，并把内核模块system移动到适当的内存位置处。 ｜－head.s 程序会被编译连接在system模块的最前部分，主要进行硬件设备的探测设置和内存管理页面的初始设置工作。 ｜－fs 文件系统 ｜－bitmap.c 用于处理文件系统中i节点和逻辑数据块的位图。 ｜－block_dev.c 包含块数据读和写函数。 ｜－buffer.c主要用于对内存高速缓冲区进行处理。 ｜－char_dev.c 主要包含字符设备读写函数re_char()。 ｜－exec.c 主要包含一个执行程序函数do_execve（），它是所有exec（）函数簇中的主要函数。 ｜－fcntl.c 用于实现文件I/O控制的系统调用函数。 ｜－file_dev.c 包含基于i节点和描述符结构的文件读写函数。 ｜－file_table.c 定义了一个文件句柄（描述符）结构数组。 ｜－inode.c 包含针对文件系统i节点操作的函数。 ｜－ioctl.c 将引用kernel/chr_drv/tty.c中的函数，实现字符设备的io控制功能。 ｜－Makefile ｜－namei.c 主要包括文件系统中目录名和文件名的操作函数和系统调用函数。 ｜－open.c 主要包含实现修改文件属性和创建与关闭文件的系统调用函数。 ｜－pipe.c 包含管道读写函数和创建管道的系统调用。 ｜－read_write.c 用于实现文件读/写和定位三个系统调用函数。 ｜－stat.c 实现了两个获取文件状态的系统调用函数。 ｜－super.c 包含对文件系统超级块的处理函数。 ｜－truncate.c 用于在删除文件时释放文件所占用的设备数据空间。 ｜－include 头文件（*.h）对所有头文件进行了详细说明，基本上对每一个定义、每一个变量或数据结构都进行了详细注释。（主目录下的头文件主要是供内核和用户程序使用）｜－asm 与CPU体系结构相关的部分（主要用于存放于计算机硬件体系结构密切相关的头文件）。 ｜－io.h 文件中定义了对硬件IO端口访问的嵌入式汇编宏函数：outb()，inb()以及outb_p()和inb_p()。 ｜－memory.h 含有一个内存复制嵌入式汇编宏mencpy()。 ｜－segment.h文件中定义了一些访问Intel CPU中段寄存器或与段寄存器有关的内存操作函数。 ｜－system.h 文件中定义了设置或修改描述符/中断门等的嵌入式汇编宏。 ｜－linux Linux内核专用部分（用存放Linux内核专用的头文件）。 ｜－config.h 定义使用的键盘语言类型和硬盘类型可选项。 ｜－fdreg.h 用以说明软盘系统常用到的一些参数以及所使用的I/O端口。 ｜－fs.h 文件是文件系统头文件，主要描述了文件操作的一些常量、高速缓冲块结构以及MINIX 文件系统1.0版的结构。 ｜－hdreg.h主要定义了对硬盘控制器进行编程的一些命令常量符号。其中包括控制器端口、硬盘状态寄存器各位的状态、控制器命令以及出错状态常量符号。另外还给出了硬盘分
操作系统题库
《操作系统》题库 【注】本题库按照讲课内容的顺序进行组织，仅供15软件《操作系统》课程期 末复习使用。复习时可先理解每一讲PPT的内容以及教材相应的章节，然后通 过做题巩固所学知识。期末考试涉及的知识点大部分已覆盖，但并不意味着考 题一定会从此题库中出，出题的形式肯定会有变化。 1. 概述 （1）操作系统属于____。 A. 硬件 B. 系统软件 C. 通用库 D. 应用软件【注】操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，例如Windows，Linux，Android，iOS等。应用软件一般是基于操作系统提供的接口，为针对使用者的某种应用目的所撰写的软件，例如Office Word，浏览器，手机游戏等。而通用库，一般是指为了便于程序开发，对常用的程序功能封装后被调用的程序。 （2）以下哪个不能用于描述操作系统？ A. 使计算机方便使用 B. 可以管理计算机硬件 C. 可以控制应用软件的执行 D. 负责生成应用软件 【注】操作系统负责管理计算机的硬件资源，使得用户不需要关心硬件的工作过程，极大地方便了计算机的使用。我们日常使用计算机，往往已经在使用了特定的操作系统，例如Windows，而在操作系统上，会同时运行多个应用软件，例如浏览器，音乐播放器等，为了让一个或者多个软件能够正常使用有限的硬件资源，操作系统需要管理应用程序的执行过程。一般来说，像浏览器，音乐播放器，和其他应用软件，都是由特定的个人和团队开发的，操作系统不负责生成应用软件。 （3）以下不属于操作系统的功能是____。 A. 进程调度 B. 内存管理 C. 视频编辑 D. 设备驱动【注】视频编辑是一个特定的功能，不是系统范围内的共性需求，具体完成这个功能的是视频编辑应用软件。 （4）操作系统中的多道程序设计方式用于提高____。 A. 稳定性 B. 效率 C. 兼容性 D. 可靠性
LINUX内核源文件介绍以及头文件介绍
LINUX 内核源文件介绍以及头文件介绍 LINUX 内核源文件介绍以及头文件介绍.txt两人之间的感情就像织毛衣，建立的时候一针一线，小心而漫长，拆除的时候只要轻轻一拉。。。。*******************LINUX 内核（0.11）源文件介绍****************** 1、内核源文件放置目录： | |————boot 系统引导汇编程序目录 | |————fs 文件系统目录 | |————include 头文件目录 | |————init 内核初始化程序目录 | |————kernel 内存进程调度、信号处理、系统调用等程序的目录 | |————lib 内核库函数目录 | |————mm 内存管理程序目录 | |————tools 生成内核Image文件的工具程序目录 | |————Makefile文件 | 2、引导启动程序目录boot 包含3个汇编语言文件，是内核源文件中最先被编译的程序。 功能：当计算机家电时引导内核启动，将内核代码加载到内存中，并完成系统初始化工作。 boot | |————bootsect.s 磁盘引导块程序，编译后会驻留在磁盘的第一个扇区中| |————setup.s 读取机器的硬件配置参数，并把内核模式system移动到适当的内存位置处 |
|————head.s 会被编译连接在system模块的最前部分，主要进行硬件设备的探测配置和内存管理页面的配置工作 | 3、文件系统目录fs 包含17个C语言程序 fs | |——buffer.c 管理高速缓冲区 | |——file_table.c 在0.11仅定义了一个文件句柄（描述符）结构数组 | |——ioctl.c 将引用kernel/chr_dev/tty.c中的函数，实现字符设备的IO 控制功能 | |——exec.c 主要包含一个执行程序函数do_execve() | |——fcntl.c 实现文件I/O控制的系统调用函数 | |——read_write.c 实现文件读/写和定位的三个系统调用函数 | |——stat.c 实现了两个获取文件状态的系统调用函数 | |——open.c 主要包含实现修改文件属性和创建与关闭文件的系统调用函数 | |——char_dev.c 主要包含字符设备读写函数rw_char() | |——pipe.c 包含管道读写函数和创建管道的系统调用函数 | |——file_dev.c 包含基于i节点和描述符结构的文件读写函数。 | |——namei.c 主要包括文件系统中目录名和文件名的操作函数和系统调用函数 | |——block_dev.c 包含块数据读和写函数 | |——inode.c 包含针对文件系统i节点操作的函数 | |——truncate.c 用于在删除文件时释放文件所占用的设备数据空间 | |——bitmap.c 用于处理文件系统中i节点和逻辑数据块的位图 |
计算机操作系统实验_运行用户态程序
西北工业大学操作系统实验实验报告 一、实验目的 掌握在GeekOS系统用户态模式下加载并运行可执行程序的方法。 二、实验要求 1. 按照实验讲义P127页中的设计要求，实现在用户态模式下加载并运行可执行程序的代码，给出关键函数的代码以及实验结果。 三、实验过程及结果 答：核心函数代码如下： ================== user.c =============== //产生一个进程（用户态） int Spawn(const char *program, const char *command, struct Kernel_Thread **pThread) { //TODO("Spawn a process by reading an executable from a filesystem"); int rc; char *exeFileData = 0; ulong_t exeFileLength; struct User_Context *userContext = 0; struct Kernel_Thread *process = 0; struct Exe_Format exeFormat; if ((rc = Read_Fully(program, (void**) &exeFileData, &exeFileLength)) != 0 ) { Print("Failed to Read File %s!\n", program); goto fail; } if((rc = Parse_ELF_Executable(exeFileData, exeFileLength, &exeFormat)) != 0 ) { Print("Failed to Parse ELF File!\n"); goto fail; } if((rc = Load_User_Program(exeFileData, exeFileLength, &exeFormat, command, &userContext)) != 0) { Print("Failed to Load User Program!\n"); goto fail; } //在堆分配方式下释放内存并再次初始化exeFileData Free(exeFileData); exeFileData = 0;
Linux内核模式
Linux内核模式 Linux内核模式 Linux内核模式 目前，操作系统内核的结构模式主要可分为整体式的单内核模式和层次式的微内核模式。而Linux0.11是采用了单内核模式。单内核模式的主要优点是内核代码结构紧凑，执行速度快，不足之处主要是层次结构性不强。 在单内核模式的系统中，操作系统所提供服务的流程为：应用主程序使用指定的参数值执行系统调用指令(init x80)，使CPU从用户态(User Mode)切换到核心态(Kernel Model)，然后操作系统根据具体的参数值调用特定的系统调用服务程序，而这些服务程序则根据需要在底层的一些支持函数以完成特定的功能。在完成了应用程序所需要的服务后，操作系统又从核心态切换回应用态，返回到应用程序中继续执行后面的指令。因此概要地讲，单内核模式的内核也可以粗略地分为三个层次：调用服务的主程序层，执行系统调用的服务层和支持系统调用的底层函数。 2.2 Linux内核系统体系结构
Linux 内核主要由5个模块构成，它们分别是：进程调度模块，内存管理模块，文件系统模块，进程间通信模块和网络接口模块。 进程调度模块用来负责控制进程对CPU资源的使用。所采取的调度策略是各进程能够公平合理地访问CPU,同时保证内核能及时地执行硬件操作。内存管理模块用于确保所有进程能够安全地共享机器主内存区，同时，内存管理模块还支持虚拟内存管理方式，使得Linux支持进程使用比实际内存空间更多的内存容量。并可以利用文件系统把暂时不用的内存数据块会被交换到存储设备上去，当需要时再换回来。文件系统的模块用于支持对外部设备的驱动和存储。虚拟文件系统模块通过向所有的外部存储设备提供一个通用的文件接口，隐藏了各种硬件设备的不同细节。从而提供并支持与其他操作系统兼容的多种文件系统格式。进程间通信模块子系统用于支持多种进程间的信息交换方式。网络接口模块提供对多种网络通信标准的访问并支持许多网络硬件。 这几个模块之间的依赖关系如下图 由图可以看出，所有的模块都与进程调度模块存在依赖关系。因为它们都需要依赖进程调度程序来挂起(暂停)或重新运行它们的进程。通常，一个模块会在等待硬件操作期间被挂起，而在操作作完后才继续运行。
linux下C编程详解
1)Linux程序设计入门--基础知识 Linux下C语言编程基础知识 前言: 这篇文章介绍在LINUX下进行C语言编程所需要的基础知识.在这篇文章当中,我们将会学到以下内容: 源程序编译 Makefile的编写 程序库的链接 程序的调试 头文件和系统求助 ---------------------------------------------------------------------------- ---- 1.源程序的编译 在Linux下面,如果要编译一个C语言源程序,我们要使用GNU的gcc编译器. 下面我们以一个实例来说明如何使用gcc编译器. 假设我们有下面一个非常简单的源程序(hello.c): int main(int argc,char **argv) { printf("Hello Linux "); } 要编译这个程序,我们只要在命令行下执行: gcc -o hello hello.c gcc 编译器就会为我们生成一个hello的可执行文件.执行./hello就可以看到程序的输出结果了.命令行中gcc表示我们是用gcc来编译我们的源程序,-o 选项表示我们要求编译器给我们输出的可执行文件名为hello 而hello.c是我们的源程序文件. gcc编译器有许多选项,一般来说我们只要知道其中的几个就够了. -o选项我们已经知道了,表示我们要求输出的可执行文件名. -c选项表示我们只要求编译器输出目标代码,而不必要输出可执行文件. -g选项表示我们要求编译器在编译的时候提供我们以后对程序进行调试的信息. 知道了这三个选项,我们就可以编译我们自己所写的简单的源程序了,如果你想要知道更多的选项,可以查看gcc的帮助文档,那里有着许多对其它选项的详细说明. 2.Makefile的编写 假设我们有下面这样的一个程序,源代码如下: /* main.c */ #include "mytool1.h" #include "mytool2.h" int main(int argc,char **argv) { mytool1_print("hello"); mytool2_print("hello"); } /* mytool1.h */ #ifndef _MYTOOL_1_H #define _MYTOOL_1_H
操作系统复习题(部分)(1)
一、选择题 1、在下列文件的外存分配方式中,不利于文件长度动态增长的文件物理结构是( A )。 A.连续分配 B.链接分配 C.索引分配 D.以上都不对 2、若文件的外存分配方式采用连续分配,则文件控制块FCB中有关文件的物理位置的信息应包括( B )。 (Ⅰ)起始块号(Ⅱ)文件长度(Ⅲ)索引表地址 A.全部 B.(Ⅰ)和(Ⅱ) C.(Ⅰ)和(Ⅲ) D.(Ⅱ)和(Ⅲ) 3、文件系统中可命名的最小数据单位是（C）。 A.字符串 B.记录 C.数据项 D.文件 4、文件系统最基本的目标之一是实现“按名存取”，它主要是通过（ B ）功能实现的。 A.存储空间管理 B.目录管理 C. 文件读写管理 D. 文件安全性管理 5、一个文件的绝对路径名是从（ B ）开始，逐步沿着每一级子目录向下追溯，最后到指定文件的通路上所有子目录名及“/”(或“\”)组成的字符串。 A. 当前目录 B. 根目录 C. 多级目录 D. 二级目录 6、假定盘块的大小为1KB，对于1.2M的硬盘，对于FAT，需占用（ C ）的存储空间。 A. 1KB B. 1.5KB C. 1.8KB D. 2.4KB 7、对文件存储空间的管理，在MS-DOS操作系统中是采用( B )，在Unix中采用（ D ）。 A. 空闲表 B. 文件分配表 C. 位示图 D. 成组链接法 8、在文件系统中通常是利用（ D ）来组织大量文件的。 A. 文件控制表 B. 索引结点 C. 符号名表 D. 目录 1、操作系统是一种____B____。 A.通用软件 B.系统软件 C.应用软件 D.软件包 2、操作系统是对 C 进行管理的软件。 A.软件 B.硬件 C.计算机资源 D.应用程序 3、操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU与外部设备的 A 。 A.利用率 B.可靠性 C.稳定性 D.兼容性
linux下socket编程常用头文件
linux下socket编程常用头文件 sys/types.h：数据类型定义 sys/socket.h：提供socket函数及数据结构 netinet/in.h：定义数据结构sockaddr_in arpa/inet.h：提供IP地址转换函数 netdb.h：提供设置及获取域名的函数 sys/ioctl.h：提供对I/O控制的函数 sys/poll.h：提供socket等待测试机制的函数 其他在网络程序中常见的头文件 unistd.h：提供通用的文件、目录、程序及进程操作的函数 errno.h：提供错误号errno的定义，用于错误处理 fcntl.h：提供对文件控制的函数 time.h：提供有关时间的函数 crypt.h：提供使用DES加密算法的加密函数 pwd.h：提供对/etc/passwd文件访问的函数 shadow.h：提供对/etc/shadow文件访问的函数 pthread.h：提供多线程操作的函数 signal.h：提供对信号操作的函数 sys/wait.h、sys/ipc.h、sys/shm.h：提供进程等待、进程间通讯（IPC）及共享内存的函数 建议：在编写网络程序时，可以直接使用下面这段头文件代码 #include
linux用户态和内核态的转换
linux用户态和内核态的转换 原文链接：https://www.360docs.net/doc/af2952636.html,/question/363231653.html 当一个任务（进程）执行系统调用而执行内核代码时，称进程处于内核内核态，此时处理器处于特权级最高的（0级）内核代码中执行，当进程处于内核态时，执行的内核代码会使用当前进程的内核栈,每个进程都有自己的内核栈。当进程执行用户代码时，称其处于用户态，此时处理器在特权级最低的（3级）用户代码中运行。 当正在执行用户程序而突然被中断程序中断时，此时用户程序也可以象征性地称为处于进程的内核态,因为中断处理程序将使用当前进程的内核栈。这与处于内核态的进程的状态有些类似。内核态与用户态是操作系统的两种运行级别,跟intel cpu没有必然的联系，intel cpu提供Ring0-Ring3三种级别的运行模式，Ring0级别最高，Ring3最低。 Linux使用了Ring3级别运行用户态，Ring0作为内核态，没有使用Ring1和Ring2。Ring3状态不能访问Ring0的地址空间，包括代码和数据。Linux进程的4GB地址空间，3G-4G部分大家是共享的，是内核态的地址空间，这里存放在整个内核的代码和所有的内核模块，以及内核所维护的数据。用户运行一个程序，该程序所创建的进程开始是运行在用户态的，如果要执行文件操作，网络数据发送等操作，必须通过write，send等系统调用，这些系统调用会调用内核中的代码来完成操作，这时，必须切换到Ring0，然后进入3GB-4GB中的内核地址空间去执行这些代码完成操作，完成后，切换回Ring3，回到用户态。这样，用户态的程序就不能随意操作内核地址空间，具有一定的安全保护作用。 保护模式，通过内存页表操作等机制，保证进程间的地址空间不会互相冲突，一个进程的操作不会修改另一个进程的地址空间中的数据。在内核态下，CPU可执行任何指令，在用户态下CPU只能执行非特权指令。当CPU处于内核态，可以随意进入用户态；而当CPU处于用户态，只能通过中断的方式进入内核态。一般程序一开始都是运行于用户态，当程序需要使用系统资源时，就必须通过调用软中断进入内核态. 使用nm查看用户态程序的符号表内容 使用System.map(内核符号表)查看内核符号表内容 1. 测试程序中打印用户态函数地址，并调用系统调用(在内核中打印系统调用函数地址)，用"用户态符号表"和"内核态符号表"示例说明内核态和用户态地址空间的差异 2. 说明内核态地址映射ioremap()；用户态地址映射mmap()
Linux环境常用库简介
Linux环境常用库简介 一个程序的开发离不开许多库函数的支持，可是库如此之多，有开源免费的也有收费的。很希望熟悉编程的前辈把自己的经验整理下，常用的库都包含哪些功能。下文是在网上找的一个类似的资料。期待更多更全的内容。 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 看到有时候大家在写代码的时候不知道应该加入何种库,所以特地总结了一下.供大家参考. 库头文件描述 libGL.so
Linux下用户态和内核态内存共享的实现
1 引言 Linux 是一类Unix计算机操作系统的统称。Linux 操作系统的内核的名字也是“Linux”。Linux 操作系统也是自由软件和开放源代码发展中最著名的例子。Linux 是一套免费使用和自由传播的类Unix 操作系统。无论是普通用户还是企业用户都可以编写自己的内核代码，再加上对标准内核的裁剪从而制作出适合自己的操作系统。 一个或多个内核模块的实现并不能满足一般 Linux 系统软件的需要，因为内核的局限性太大，如不能在终端上打印，不能做大延时的处理等等。当需要做这些的时候，就需要将在内核态采集到的数据传送到用户态的一个或多个进程中进行处理。这样，内核态与用空间进程通信的方法就显得尤为重要。将列举 Linux 下基于 Netlink 机制的内核态与用户态进程通信的方法以及如何实现用户态和内核态的内存共享。 2 用户态和内核态 用户态与内核态是操作系统的两种运行级别，IntelCPU提供Ring0-Ring33种级别的运行模式。Ring0级别最高Ring3最低。 用户态：当进程在执行用户自己的代码时，则称其处于用户运行态即用户态。此时处理器在特权级最低的（3 级）用户代码中运行。 内核态：当一个任务（进程）执行系统调用而陷入内核代码中执行时，就称进程处于内核运行态或简称为内核态。此时处理器处于特权级最高的 0 级内核代码中执行。当进程处于内核态时，执行
的内核代码会使用当前进程的内核栈。 在内核态下 CPU 可执行任何指令，在用户态下 CPU 只能执行非特权指令。当 CPU 处于内核态，可以随意进入用户态；而当 CPU 处于用户态时，用户从用户态切换到内核态只有在系统调用和中断两种情况下发生，一般程序一开始都是运行于用户态，当程序需要使用系统资源时，就必须通过调用软中断进入内核态。 3 Linux 的用户态和内核态 Linux 使用了 Ring3 级别运行用户态，Ring0 作为内核态。Ring3状态不能访问 Ring0的地址空间包括代码和数据 Linux 进程的 4GB 地址空间，3GB-4GB 部分是共享的，是内核态的地址空间，这里存放着整个内核的代码和所有的内核模块，以及内核所维护的数据。 用户运行一个程序，该程序所创建的进程开始是运行在用户态的，如果要执行文件操作，网络数据发送等操作，必须通过 write，send 等系统调用，这些系统调用会利用内核中的代码来完操作，这时，必须切换到Ring0，然后进入3GB-4GB 中的内核地址空间去执行这些代码，完成操作，完成后，切换回 Ring3，回到用户态。这样，用户态的程序就不 能随意操作内核地址空间，具有一定的安全保护作用。 4实现内核态与用户态的通信 内核与用户空间共享内存的关键是，用户空间必须知道共享内存的起始地址，这就要求内核空间应该有一种通信机制来通知用户空
Linux中常用头文件的作用
Linux中常用头文件的作用 1、Linux中一些头文件的作用：
操作系统内核态和用户态
操作系统内核态和用户态 操作系统内核态和用户态几乎是考研试题中必考的题目，一般是一道选择题，但是在教材中对着一部分讲解的不是很全面。在复习中（包括我在内），往往面临两难的问题，一方面教材上的内容较少，另一方面网上的东西又太多，看的时候又不知所措。所在在这里给大家把这一块的知识点总结一下，希望能给大家带来一些启迪，同时也欢迎大家一起讨论。 一、操作系统结构： 操作系统的发展大致经历了无结构操作系统（第一代），模块化的操作系统（第二代），分层式结构（第三代），这些称为传统操作系统结构。而微内核操作系统是现代操作系统结构，他是在C/S（客户端/服务器）这种架构方式上发展起来的。传统操作系统的内容，大家只需要了解就可以了。重点在微内核操作系统。 二、微内核操作系统 微内核操作系统往往采用的是C/S模式，它把操作系统分为微内核和多个服务器。微内核主要用于（1）实现与硬件紧密相关的处理，（2）实现一些较基本的功能，（3）负责客户和服务器之间的通信。 内核的功能： （1）进程（线程）管理（进程或者线程的调度） （2）低级存储器管理（用户程序逻辑空间到内存空间的物理地址的变换） （3）中断和陷入管理（中断和陷入） 由于微内核结构的存在，那么程序就运行在两种不同的地方，内核态和用户态，内核态与用户态是操作系统的两种运行级别,跟intel cpu没有必然的联系。 三、内核态和用户态 内核态：当一个任务（进程）执行系统调用而陷入内核代码中执行时，我们就称进程处于内核运行态（或简称为内核态）。其他的属于用户态。用户程序运行在用户态,操作系统运行在内核态.（操作系统内核运行在内核态，而服务器运行在用户态）。用户态不能干扰内核态.所以CPU指令就有两种,特权指令和非特权指令.不同的状态对应不同的指令。特权指令：只能由操作系统内核部分使用，不允许用户直接使用的指令。如，I/O指令、置终端屏蔽指令、清内存、建存储保护、设置时钟指令（这几种记好，属于内核态）。非特权指令：所有程序均可直接使用。 所以： 系统态（核心态、特态、管态）：执行全部指令。 用户态（常态、目态）：执行非特权指令。 2. 用户态和内核态的转换 1）用户态切换到内核态的3种方式 a. 系统调用 这是用户态进程主动要求切换到内核态的一种方式，用户态进程通过系统调用申请使用操作系统提供的服务程序完成工作，比如前例中fork()实际上就是执行了一个创建新进程的系统调用。而系统调用的机制其核心还是使用了操作系统为用户特别开放的一个中断来实现，例如Linux的int 80h中断。 b. 异常 当CPU在执行运行在用户态下的程序时，发生了某些事先不可知的异常，这时会触发由当
linux下各文件夹的结构说明及用途详细介绍解析
linux下各文件夹的结构说明及用途介绍: /bin:二进制可执行命令。 /dev:设备特殊文件。 /etc:系统管理和配置文件。 /etc/rc.d:启动的配置文件和脚本。 /home:用户主目录的基点,比如用户user的主目录就是/home/user,可以用~user 表示。 /lib:标准程序设计库,又叫动态链接共享库,作用类似windows里的.dll文件。 /sbin:系统管理命令,这里存放的是系统管理员使用的管理程序。 /tmp:公用的临时文件存储点。 /root:系统管理员的主目录。 /mnt:系统提供这个目录是让用户临时挂载其他的文件系统。 /lost+found:这个目录平时是空的,系统非正常关机而留下“无家可归”的文件就在这里。 /proc:虚拟的目录,是系统内存的映射。可直接访问这个目录来获取系统信息。 /var:某些大文件的溢出区,比方说各种服务的日志文件。 /usr:最庞大的目录,要用到的应用程序和文件几乎都在这个目录。其中包含: /usr/x11r6:存放x window的目录。 /usr/bin:众多的应用程序。
/usr/sbin:超级用户的一些管理程序。 /usr/doc:linux文档。 /usr/include:linux下开发和编译应用程序所需要的头文件。 /usr/lib:常用的动态链接库和软件包的配置文件。 /usr/man:帮助文档。 /usr/src:源代码,linux内核的源代码就放在/usr/src/linux 里。 /usr/local/bin:本地增加的命令。 /usr/local/lib:本地增加的库根文件系统。 通常情况下,根文件系统所占空间一般应该比较小,因为其中的绝大部分文件都不需要经常改动,而且包括严格的文件和一个小的不经常改变的文件系统不容易损坏。除了可能的一个叫/vmlinuz标准的系统引导映像之外,根目录一般不含任何文件。所有其他文件在根文件系统的子目录中。 1. /bin目录 /bin目录包含了引导启动所需的命令或普通用户可能用的命令(可能在引导启动后。这些命令都是二进制文件的可执行程序(bin是binary的简称,多是系统中重要的系统文件。 2. /sbin目录 /sbin目录类似/bin,也用于存储二进制文件。因为其中的大部分文件多是系统管理员使用的基本的系统程序,所以虽然普通用户必要且允许时可以使用,但一般不给普通用户使用。 3. /etc目录
系统调用的11个步骤
为了使系统调用机制更清晰，让我们简要地考察read系统调用。如上所述，它有三个参数：第一个参数指定文件，第二个指向缓冲区，第三个说明要读出的字节数。几乎与所有的系统调用一样，它的调用由C程序完成，方法是调用一个与该系统调用名称相同的库过程：read。由C程序进行的调用可有如下形式： 1.count = read(fd, buffer, nbytes); 系统调用（以及库过程）在count中返回实际读出的字节数。这个值通常和nbytes相同，但也可能更小，例如，如果在读过程中遇到了文件尾的情形就是如此。 如果系统调用不能执行，不论是因为无效的参数还是磁盘错误，count都会被置为-1，而在全局变量errno中放入错误号。程序应该经常检查系统调用的结果，以了解是否出错。 系统调用是通过一系列的步骤实现的。为了更清楚地说明这个概念，考察上面的read调用。在准备调用这个实际用来进行read系统调用的read库过程时，调用程序首先把参数压进堆栈，如图1-17中步骤1～步骤3所示。 由于历史的原因，C以及C++编译器使用逆序（必须把第一个参数赋给printf（格式字串），放在堆栈的顶部）。第一个和第三个参数是值调用，但是第二个参数通过引用传递，即传递的是缓冲区的地址（由&指示），而不是缓冲区的内容。接着是对库过程的实际调用（第4步）。这个指令是用来调用所有过程的正常过程调用指令。 在可能是由汇编语言写成的库过程中，一般把系统调用的编号放在操作系统所期望的地方，如寄存器中（第5步）。然后执行一个TRAP指令，将用户态切换到内核态，并在内核中的一个固定地址开始执行（第6步）。TRAP指令实际上与过程调用指令相当类似，它们后面都跟随一个来自远地位置的指令，以及供以后使用的一个保存在栈中的返回地址。 然而，TRAP指令与过程指令存在两个方面的差别。首先，它的副作用是，切换到内核态。而过程调用指令并不改变模式。其次，不像给定过程所在的相对或绝对地址那样，TRAP指令不能跳转到任意地址上。根据机器的体系结构，或者跳转到一个单固定地址上，或者指令中有一8位长的字段，它给定了内存中一张表格的索引，这张表格中含有跳转地址。 跟随在TRAP指令后的内核代码开始检查系统调用编号，然后发出正确的系统调用处理命令，这通常是通过一张由系统调用编号所引用的、指向系统调用处理器的指针表来完成（第7步）。此时，系统调用句柄运行（第8步）。一旦系统调用句柄完成其工作，控制可能会在跟随TRAP指令后面的指令中返回给用户空间库过程（第9步）。这个过程接着以通常的过程调用返回的方式，返回到用户程序（第10步）。 为了完成整个工作，用户程序还必须清除堆栈，如同它在进行任何过程调用之后一样（第11步）。假设堆栈向下增长，如经常所做的那样，编译后的代码准确地增加堆栈指针值，以便清除调用read 之前压入的参数。在这之后，原来的程序就可以随意执行了。 在前面第9步中，我们提到”控制可能会在跟随TRAP指令后面的指令中返回给用户空间库过程”，这是有原因的。系统调用可能堵塞调用者，避免它继续执行。例如，如果试图读键盘，但是并没有任何键入，那么调用者就必须被阻塞。在这种情形下，操作系统会查看是否有其他可以运行的进程。稍后，当需要的输入出现时，进程会提醒系统注意，然后步骤9～步骤11会接着进行。