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linux操作系统的结构是怎样的

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  学习Linux的朋友们应该有学到操作系统的结构,这是操作系统的一个基础和框架知识,具体有哪些重要内容呢?下面由学习啦小编为大家整理了linux操作系统的结构及详细说明的相关知识,希望对大家有帮助!

  linux操作系统的结构及详细说明: linux内核

  内核是操作系统的核心,具有很多最基本功能,它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统,决定着系统的性能和稳定性。

  Linux 内核由如下几部分组成:内存管理、进程管理、设备驱动程序、文件系统和网络管理等。

  系统调用接口:SCI 层提供了某些机制执行从用户空间到内核的函数调用。这个接口依赖于体系结构,甚至在相同的处理器家族内也是如此。SCI 实际上是一个非常有用的函数调用多路复用和多路分解服务。在 ./linux/kernel 中您可以找到 SCI 的实现,并在 ./linux/arch 中找到依赖于体系结构的部分。

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  1、进程与线程

  1 进程与线程的概念

  进程:是一定功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动,进程是系统进行资源调度和分配的独立单位。

  线程:是进程的实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。

  2 进程与线程的关系

  a. 一个线程可以创建和撤销另一个线程,一个进程中可以多个线程并发执行;

  b. 相对进程而言,线程更加接近于执行体的概念,多个线程可以共享同一个进程的资源,每个线程还有自己私有的桟空间并拥有独立的执行序列。

  c. 进程有独立的地址空间,在保护模式下,进程崩溃时不会对其他进程有影响。线程有自己的堆桟和局部变量,但是线程之间没有独立的地址空间,所以一个线程的死亡就相当于进程的死亡。因此,多进程的程序比多线程的程序具有更好的健壮性,但是进程间切换耗费资源较大,大约是线程间切换的十倍,所以多线程拥有更高的效率

  线程和进程的区别联系:

  1,进程:子进程是父进程的复制品。子进程获得父进程数据空间、堆和栈的复制品。

  2,线程:相对与进程而言,线程是一个更加接近与执行体的概念,它可以与同进程的其他线程共享数据,但拥有自己的栈空间,拥有独立的执行序列。

  两者都可以提高程序的并发度,提高程序运行效率和响应时间。

  线程和进程在使用上各有优缺点:线程执行开销小,但不利于资源管理和保护;而进程正相反。同时,线程适合于在SMP机器上运行,而进程则可以跨机器迁移。

  根本区别就一点:用多进程每个进程有自己的地址空间(address space),线程则共享地址空间。所有其它区别都是由此而来的:

  1、速度:线程产生的速度快,线程间的通讯快、切换快等,因为他们在同一个地址空间内。

  2、资源利用率:线程的资源利用率比较好也是因为他们在同一个地址空间内。

  3、同步问题:线程使用公共变量/内存时需要使用同步机制还是因为他们在同一个地址空间内

  2、进程间通信

  进程间通信主要有:管道、系统IPC(消息队列、信号量、共享存储)和socket。

  管道主要分为普通管道、流管道、命名管道。

  管道是一种半双工的通信方式,数据只能单项流动,并且只能在具有亲缘关系的进程间流动,进程的亲缘关系通常是父子进程

  命名管道也是半双工的通信方式,它允许无亲缘关系的进程间进行通信 信号量是一个计数器,用来控制多个进程对资源的访问,它通常作为一种锁机制。

  消息队列是消息的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识。

  信号是一种比较复杂的通信方式,用于通知接收进程某个事件已经发生。

  共享内存就是映射一段能被其它进程访问的内存,这段共享内存由一个进程创建,但是多个进程可以访问。

  3、缓冲区溢出

  概念: 缓冲区溢出是指计算机向缓冲区填写的数据超过了缓冲区的容量,数据覆盖在其他合法区域上。

  危害: 程序崩溃,导致拒绝服务;跳转并执行一段恶意代码

  注:缓冲区溢出的原因是程序员没有对输入数据进行检查。

  4、死锁

  1 概念:在两个及两个进程并发执行的过程中,有的线程持有了一部分资源,又在等待其他进程持有的资源,资源的互相持有和等待就导致了进程死锁。

  2 死锁产生的四个条件(ACID):

  互斥性: 一个资源只能被一个进程持有

  请求和保持:一个进程因请求资源而阻塞导致原来持有的资源得不到释放

  不可剥夺: 进程未完成功能之前,不可强制释放当前所持有的资源

  环路等待: 若干进程之间形成环路等待资源的情形

  3 解决死锁的方法:

  解决死锁的基本思路就是破坏死锁产生的四个必要条件

  解决死锁的基本方法如下:

  预防死锁、避免死锁、检测死锁、解除死锁

  解决四多的常用策略如下:

  鸵鸟策略、预防策略、避免策略、检测与解除死锁

  5、进程调度的策略

  FCFS(先来先服务)、优先级、时间片轮转、多级反馈

  6、进程同步的方式

  原子操作、信号量、自旋锁管程、会合、分布式系统

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