學(xué)習(xí)Linux的朋友們應(yīng)該有學(xué)到操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，這是操作系統(tǒng)的一個(gè)基礎(chǔ)和框架知識(shí)，具體有哪些重要內(nèi)容呢?下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了linux操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及詳細(xì)說(shuō)明的相關(guān)知識(shí)，希望對(duì)大家有幫助!

　　linux操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及詳細(xì)說(shuō)明： linux內(nèi)核

　　內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心，具有很多最基本功能，它負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的進(jìn)程、內(nèi)存、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、文件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，決定著系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。

　　Linux 內(nèi)核由如下幾部分組成：內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理等。

　　系統(tǒng)調(diào)用接口：SCI 層提供了某些機(jī)制執(zhí)行從用戶空間到內(nèi)核的函數(shù)調(diào)用。這個(gè)接口依賴于體系結(jié)構(gòu)，甚至在相同的處理器家族內(nèi)也是如此。SCI 實(shí)際上是一個(gè)非常有用的函數(shù)調(diào)用多路復(fù)用和多路分解服務(wù)。在 ./linux/kernel 中您可以找到 SCI 的實(shí)現(xiàn)，并在 ./linux/arch 中找到依賴于體系結(jié)構(gòu)的部分。

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　　1、進(jìn)程與線程

　　1 進(jìn)程與線程的概念

　　進(jìn)程：是一定功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動(dòng)，進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源調(diào)度和分配的獨(dú)立單位。

　　線程：是進(jìn)程的實(shí)體，是CPU調(diào)度和分派的基本單位，它是比進(jìn)程更小的能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位。

　　2 進(jìn)程與線程的關(guān)系

　　a. 一個(gè)線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個(gè)線程，一個(gè)進(jìn)程中可以多個(gè)線程并發(fā)執(zhí)行;

　　b. 相對(duì)進(jìn)程而言，線程更加接近于執(zhí)行體的概念，多個(gè)線程可以共享同一個(gè)進(jìn)程的資源，每個(gè)線程還有自己私有的桟空間并擁有獨(dú)立的執(zhí)行序列。

　　c. 進(jìn)程有獨(dú)立的地址空間，在保護(hù)模式下，進(jìn)程崩潰時(shí)不會(huì)對(duì)其他進(jìn)程有影響。線程有自己的堆桟和局部變量，但是線程之間沒(méi)有獨(dú)立的地址空間，所以一個(gè)線程的死亡就相當(dāng)于進(jìn)程的死亡。因此，多進(jìn)程的程序比多線程的程序具有更好的健壯性，但是進(jìn)程間切換耗費(fèi)資源較大，大約是線程間切換的十倍，所以多線程擁有更高的效率

　　線程和進(jìn)程的區(qū)別聯(lián)系：

　　1，進(jìn)程：子進(jìn)程是父進(jìn)程的復(fù)制品。子進(jìn)程獲得父進(jìn)程數(shù)據(jù)空間、堆和棧的復(fù)制品。

　　2，線程：相對(duì)與進(jìn)程而言，線程是一個(gè)更加接近與執(zhí)行體的概念，它可以與同進(jìn)程的其他線程共享數(shù)據(jù)，但擁有自己的?？臻g，擁有獨(dú)立的執(zhí)行序列。

　　兩者都可以提高程序的并發(fā)度，提高程序運(yùn)行效率和響應(yīng)時(shí)間。

　　線程和進(jìn)程在使用上各有優(yōu)缺點(diǎn)：線程執(zhí)行開(kāi)銷小，但不利于資源管理和保護(hù);而進(jìn)程正相反。同時(shí)，線程適合于在SMP機(jī)器上運(yùn)行，而進(jìn)程則可以跨機(jī)器遷移。

　　根本區(qū)別就一點(diǎn)：用多進(jìn)程每個(gè)進(jìn)程有自己的地址空間(address space)，線程則共享地址空間。所有其它區(qū)別都是由此而來(lái)的：

　　1、速度：線程產(chǎn)生的速度快，線程間的通訊快、切換快等，因?yàn)樗麄冊(cè)谕粋€(gè)地址空間內(nèi)。

　　2、資源利用率：線程的資源利用率比較好也是因?yàn)樗麄冊(cè)谕粋€(gè)地址空間內(nèi)。

　　3、同步問(wèn)題：線程使用公共變量/內(nèi)存時(shí)需要使用同步機(jī)制還是因?yàn)樗麄冊(cè)谕粋€(gè)地址空間內(nèi)

　　2、進(jìn)程間通信

　　進(jìn)程間通信主要有：管道、系統(tǒng)IPC(消息隊(duì)列、信號(hào)量、共享存儲(chǔ))和socket。

　　管道主要分為普通管道、流管道、命名管道。

　　管道是一種半雙工的通信方式，數(shù)據(jù)只能單項(xiàng)流動(dòng)，并且只能在具有親緣關(guān)系的進(jìn)程間流動(dòng)，進(jìn)程的親緣關(guān)系通常是父子進(jìn)程

　　命名管道也是半雙工的通信方式，它允許無(wú)親緣關(guān)系的進(jìn)程間進(jìn)行通信 信號(hào)量是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用來(lái)控制多個(gè)進(jìn)程對(duì)資源的訪問(wèn)，它通常作為一種鎖機(jī)制。

　　消息隊(duì)列是消息的鏈表，存放在內(nèi)核中并由消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)。

　　信號(hào)是一種比較復(fù)雜的通信方式，用于通知接收進(jìn)程某個(gè)事件已經(jīng)發(fā)生。

　　共享內(nèi)存就是映射一段能被其它進(jìn)程訪問(wèn)的內(nèi)存，這段共享內(nèi)存由一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建，但是多個(gè)進(jìn)程可以訪問(wèn)。

　　3、緩沖區(qū)溢出

　　概念： 緩沖區(qū)溢出是指計(jì)算機(jī)向緩沖區(qū)填寫(xiě)的數(shù)據(jù)超過(guò)了緩沖區(qū)的容量，數(shù)據(jù)覆蓋在其他合法區(qū)域上。

　　危害： 程序崩潰，導(dǎo)致拒絕服務(wù);跳轉(zhuǎn)并執(zhí)行一段惡意代碼

　　注：緩沖區(qū)溢出的原因是程序員沒(méi)有對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。

　　4、死鎖

　　1 概念：在兩個(gè)及兩個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的過(guò)程中，有的線程持有了一部分資源，又在等待其他進(jìn)程持有的資源，資源的互相持有和等待就導(dǎo)致了進(jìn)程死鎖。

　　2 死鎖產(chǎn)生的四個(gè)條件(ACID)：

　　互斥性： 一個(gè)資源只能被一個(gè)進(jìn)程持有

　　請(qǐng)求和保持：一個(gè)進(jìn)程因請(qǐng)求資源而阻塞導(dǎo)致原來(lái)持有的資源得不到釋放

　　不可剝奪： 進(jìn)程未完成功能之前，不可強(qiáng)制釋放當(dāng)前所持有的資源

　　環(huán)路等待： 若干進(jìn)程之間形成環(huán)路等待資源的情形

　　3 解決死鎖的方法：

　　解決死鎖的基本思路就是破壞死鎖產(chǎn)生的四個(gè)必要條件

　　解決死鎖的基本方法如下：

　　預(yù)防死鎖、避免死鎖、檢測(cè)死鎖、解除死鎖

　　解決四多的常用策略如下：

　　鴕鳥(niǎo)策略、預(yù)防策略、避免策略、檢測(cè)與解除死鎖

　　5、進(jìn)程調(diào)度的策略

　　FCFS(先來(lái)先服務(wù))、優(yōu)先級(jí)、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)、多級(jí)反饋

　　6、進(jìn)程同步的方式

　　原子操作、信號(hào)量、自旋鎖管程、會(huì)合、分布式系統(tǒng)