计算机操作系统---第十章 UNIX.pptVIP

第十章 UNIX系统内核结构 主要内容 概述 进程控制子系统 文件子系统 10.1 概述 UNIX系统是多用户、多任务OS,可用在微型、小型、大型和多处理机系统。 UNIX最初用汇编语言编写，后用B语言重写，现在使用的是C语言版。 UNIX在不同公司使用不同的名字。 在UNIX系统上最早使用了TCP/IP网络协议。 UNIX系统的特征 开放性 所谓开放性是指系统遵循国际标准规范； 多用户、多任务环境 功能强大，实现高效 提供了丰富的网络功能 支持多处理器功能 UNIX系统的内核结构 最低层是硬件 次低层是OS核心 上面第二层是OS与用户的接口Shell以及编译程序等 最高层是应用程序 核心层：包括进程管理、存储器管理、设备管理和文件管理。整个核心层又可分为两个子系统：进程控制子系统和文件子系统 接口：核心与硬件的接口；核心与Shell的接口 进程控制子系统 进程控制 fork;exit等 进程通信 存储器管理 采取段页式及虚拟存储管理 进程调度 按动态优先数轮转调度算法 文件子系统 文件管理 高速缓冲机制 设备驱动程序 10.2 进程的描述与控制 在UINIX 5中采用了段页式存储管理方式 在该系统中段称为区(Region),包括:正文程序区,数据区,栈区和共享存储区等. 每个区又分成若干个页. 每个进程配置一个进程控制块 10.2.1 进程控制块PCB 进程表项 包括最常用的核心数据 U区 用于存放进程表项的一些扩充数据 进程区表 用于存放各区的起始虚地址及指向系统区表中对应区表项的指针 系统区表 存放各个区在物理存储器中的地址信息等 1.进程表项 进程标识符 用户标识符 进程状态 事件描述符 进程和U区在内存或外存的地址 软中断信息 计时域 进程的大小 1.进程表项(续) 偏置值nice P-Link指针 指向U区进程正文、数据及栈在内存区域的指针 2.U区 进程表项指针 真正用户标识符 有效用户标识符 用户文件描述符表 当前目录和当前根 计时器 内部I/O参数 限制字段 差错字段 返回值 信号处理数组 3.系统区表 区的类型和大小 区的状态 区在物理存储器中的位置 引用计数 指向文件索引结点的指针 4.本进程区表 为了记录进程的每个区在进程中的虚地址,并通过它找到该区在物理存储器中的实地址,系统为每一个进程配置了一张进程区表 表中的每一项记录一个区的起始虚地址及指向系统区表中对应的区表项的指针. 10.2.2 进程状态与进程映像 1.进程状态 执行状态 就绪状态 睡眠状态 “创建”与“僵死”状态 “被抢占”状态 说明: 执行状态又分为用户态和核心态 就绪又分为内存中就绪和就绪且换出 睡眠又分为内存睡眠和睡眠且换出 2.进程映像 用户级上下文 主要成分是用户程序,在系统中分为正文区和数据区 寄存器上下文 系统级上下文 包括OS为管理该进程所用的信息,分为静态和动态两部分 10.2.3 进程控制 fork 用于创建一个新进程 exec 改变进程的原有代码 exit 实现进程的自我中止 wait 将调用进程挂起、等待子进程中止 getpid 获取进程标识符 nice 改变进程的优先级 1.fork系统调用 为新进程分配一个进程表项和进程标识符 检查同时运行的进程数目 拷贝进程表项中的数据 子进程继承父进程的所有文件 为子进程创建进程上下文 子进程执行 2.exec系统调用 对可执行文件进行检查 回收内存空间 分配存储空间 参数拷贝 3.exit系统调用 关闭软中断 回收资源 写记帐信息 置进程为“僵死”状态 10.2.4 进程调度与切换 1.引起进程调度的原因 1)每隔一定时间重新调度 2)执行了wait、exit及sleep后重新调度 3）从核心态返回到用户态时，若有更高优先级的优先调度 2.调度算法 采用动态优先数轮转调度算法 3.进程优先级的分类 4.进程优先数的计算 优先数＝最近使用CPU的时间/2+基本用户优先数 5.进程切换 10.3 进程的同步与通信 早期提供了sleep和wakeup同步机制、管道机制和信号机制 在UNIX V中增加了用于进程通信的软件包IPC，包括消息机制、共享内存机制及信号量机制 10.3.2 信号机制 信号机制与中断机制的相似之处: 同样采用异步通信方式，在检测出有信号或有中断请求时,两者都是暂停正在执行的程序而转去执行相应的处理程序 两者对信号或中断都可加以屏蔽 信号与中断的差异: 中断有优先级,而信号没有 信号处理程序是在用户态下运行的,中断处理程序是在核心态下运行 中断响应是及时的,对信号的响应通常有较长的时间延迟 10.4 存储器管理 提供了对换机制 支持请求调页存储管理方式 10.4.1 请求调页管理的数据结构 页