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第10章 UNIX系统内核结构 本章学习目标 10.1 UNIX系统概述 10.2 进程的描述和控制 10.3 进程的同步与通信 10.4 存储器管理 10.5 设备管理 10.6 文件管理 本章学习目标 1. 了解UNIX系统的特点 2. 了解UNIX进程描述、控制、通信的基本原理 3. 了解UNIX存储器管理的基本原理 4. 了解UNIX设备管理的基本原理 5. 了解UNIX文件管理的基本原理 10.1 UNIX系统概述 10.1.1 UNIX系统的发展史 10.1.2 UNIX系统的特征 10.1.3 UNIX系统的内核结构 10.1.1 UNIX系统的发展史 一、UNIX系统的发展 1. 设计者：Dennis Ritchie、Ken Thompson 2. 语言：汇编语言、C语言 二、两大集团的对峙 1. UI(ATT、SUN、NCR)——SVR 4 2. OSF(IBM、DEC)——OSF/I 三、网络操作系统UNIX 1. UNIX的TCP/IP 协议系统 1980年9月Bell实验室开发 1983年8月对外发行 2. Novell的Netware 3. SCO的Unixware NOS和Sun的Solaris NOS 10.1.2 UNIX系统的特征 一、开放性 二、多用户、多任务环境 三、功能强大、实现高效 四、丰富的网络功能 五、多处理器支持功能 10.1.3 UNIX系统的内核结构 一、UNIX核心结构图 二、进程控制子系统 1. 进程控制 2. 进程通信 3. 存储器管理 4. 进程调度 三、文件子系统 1. 文件管理 2. 高速缓冲机制 3. 设备驱动程序 10.2 进程的描述和控制 10.2.1 进程控制块PCB 10.2.2 进程状态与进程映像 10.2.3 进程控制 10.2.4 进程调度与切换 10.2.1 进程控制块PCB 一、UNIX System V的存储管理方式 采用段页式存储管理方式，其中的段叫做区(Region)。每个进程都由程序区、数据区、栈区和共享存储区等组成。 二、进程控制块的组成 1. 进程表项：存放核心数据 2. U区：存放进程表项的一些扩充数据 3. 进程区表：各区的起始虚地址 和指向系统区表中对应区表项的指针 4. 系统区表：存放各区的物理地址等 三、进程表项(最常用信息，常驻内存) 1. 进程标识符(PID) 2. 用户标识符(UID) 3. 进程状态 4. 事件描述符(使进程进入睡眠状态的事件) 5. 进程和U区在内(外)存的地址 6. 软中断信息(其它进程发来的软中断信号) 7. 计时域(进程的执行时间和资源利用情况) 8. 进程的大小(包括正文和栈段长度) 9. 偏置值nice(计算进程优先数用，可由用户设置) 10. P-Link指针(指向就绪队列中下一PCB的指针) 11. 指向U区进程正文、数据和栈在内存的指针 四、U区(私用，不常驻内存) 1. 进程表项指针——指向当前进程的进程表项 2. 真正用户标识符u-ruid——由超级用户分配，登录时使用 3. 有效用户标识符u-euid——用于获得对该用户文件的操作权 4. 用户文件描述符表——记录该进程打开的所有文件 5. 当前记录和当前根——给出进程的文件系统环境 6. 计时器——记录进程及其后代在用户态和核心态运行的时间 7. 内部I/O参数——数据量、数据的地址和文件的I/O偏移量 8. 限制字段——进程的大小和能“写”的文件大小的限制 9. 差错字段——记录系统调用执行时发生的错误 10. 返回值——记录系统调用的执行结果 11. 信号处理数组——记录接收到不同信号时的处理方式 五、系统区表(System Region Table) 设置系统区表是为了对程序区(正文区)、数据区、栈区等进行共享。该区表记录了下述信息。 1. 区的类型和大小 2. 区的状态 3. 区的物理位置 4. 引用计数(共享该区的进程数) 5. 指向文件索引结点的指针 六、本进程区表(Per Process Region Table) 本进程区表给出进程的各个区的器始虚地址和指向系统区表中对应区表项的指针，通过查找进程区表和系统区表把区的逻辑地址映射为物理地址。 进程区表和系统区表的关系 进程的数据结构 10.