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linux內(nèi)核進(jìn)程調(diào)度與控制,linux內(nèi)核進(jìn)程調(diào)度與控制——源代碼分析與研究11萬字135頁(yè)摘要 本文對(duì)linux內(nèi)核中進(jìn)程調(diào)度和進(jìn)程控制部分的源代碼分別進(jìn)行了詳細(xì)的流程分析與代碼注釋，并對(duì)這兩部分的代碼實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，闡述了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。在進(jìn)程調(diào)度部分，主要涉及了linux的調(diào)度算法及實(shí)現(xiàn)、時(shí)鐘中斷、定時(shí)器、linux內(nèi)核機(jī)制以及系統(tǒng)調(diào)用nan...
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Linux內(nèi)核進(jìn)程調(diào)度與控制
——源代碼分析與研究
11萬字 135頁(yè)
摘要
本文對(duì)Linux內(nèi)核中進(jìn)程調(diào)度和進(jìn)程控制部分的源代碼分別進(jìn)行了詳細(xì)的流程分析與代碼注釋，并對(duì)這兩部分的代碼實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，闡述了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。在進(jìn)程調(diào)度部分，主要涉及了Linux的調(diào)度算法及實(shí)現(xiàn)、時(shí)鐘中斷、定時(shí)器、Linux內(nèi)核機(jī)制以及系統(tǒng)調(diào)用nanosleep、pause。在進(jìn)程控制部分，主要涉及了Linux系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)和進(jìn)程的創(chuàng)建、裝入執(zhí)行、等待、消亡的過程。
關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng) 進(jìn)程 進(jìn)程調(diào)度 中斷 定時(shí)器 運(yùn)行隊(duì)列 系統(tǒng)調(diào)用 門 內(nèi)核空間 用戶空間
ABSTRACT
In this article ,we have written the program flow and comment of the code that about The Process Scheduling and Control of Linux Kernel。We also make a research on implementation of the code and indicate the strongpoint and shortcoming of it. In Process Scheduling,the things we have done include the algorithms and implementation of process scheduling,time interrupt,timer,bottom half,nanosleep and pause. In Process Control, the things what we have done include the implementation of System Call and the course of the process creating,exec,wait and exit.
Key Words: Oprerating system Process Process sceduling Interrupt Timer Run-queue System call Gate Kernel space User space
目錄
第1章 引言 ………………………………………………………………1
第2章 Linux內(nèi)核的整體結(jié)構(gòu)……………………………………………2
第3章 Linux進(jìn)程調(diào)度……………………………………………………4
3.1 相關(guān)概念簡(jiǎn)述……………………………………………………………………4
3.1.1 Linux進(jìn)程的四個(gè)要素……………………………………………………4
3.1.2 task_struct結(jié)構(gòu)描述……………………………………………………4
3.1.3 調(diào)度與時(shí)間片……………………………………………………………14
3.1.4 實(shí)時(shí)進(jìn)程與非實(shí)時(shí)進(jìn)程…………………………………………………14
3.1.5 Linux進(jìn)程優(yōu)先級(jí) ………………………………………………………14
3.1.6 Linux進(jìn)程系統(tǒng)的特點(diǎn) …………………………………………………15
3.2 進(jìn)程的調(diào)度 ……………………………………………………………………17
3.2.1 Linux進(jìn)程調(diào)度的策略 …………………………………………………18
3.2.2 Linux進(jìn)程的調(diào)度算法 …………………………………………………18
3.2.3 Linux進(jìn)程的調(diào)度時(shí)機(jī) …………………………………………………18
3.2.4 Linux進(jìn)程的隊(duì)列 ………………………………………………………18
3.2.5 Linux進(jìn)程調(diào)度全過程 …………………………………………………20
3.2.6 schedule( )及其調(diào)用函數(shù) ……………………………………………22
3.3 時(shí)鐘中斷 ………………………………………………………………………23
3.3.1 時(shí)鐘………………………………………………………………………23
3.3.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷……………………………………………………………23
3.3.3 bottom half處理機(jī)制 …………………………………………………24
3.3.4 系統(tǒng)定時(shí)器 ……………………………………………………………25
3.4系統(tǒng)調(diào)用nanosleep( )和pause( ) …………………………………………27
3.4.1 nanosleep( )及部分子程序……………………………………………28
3.4.2 sys_pause( )……………………………………………………………29
3.5對(duì)于Linux進(jìn)程調(diào)度的研究總結(jié) ……………………………………………30
3.5.1 Linux對(duì)調(diào)度算法的應(yīng)用 ………………………………………………30
3.5.2 Linux進(jìn)程優(yōu)先級(jí)的代碼實(shí)現(xiàn) …………………………………………30
3.5.3 Linux對(duì)CPU的充分利用 ………………………………………………30
第4章 Linux進(jìn)程的控制 ………………………………………………31
4.1 進(jìn)程的創(chuàng)建、執(zhí)行、消亡 ……………………………………………………31
4.1.1 系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)…………………………………………………………32
4.1.2 子進(jìn)程的創(chuàng)建……………………………………………………………41
4.1.3 子進(jìn)程的執(zhí)行……………………………………………………………46
4.1.4 父進(jìn)程的等待……………………………………………………………48
4.1.5 子進(jìn)程的消亡……………………………………………………………49
4.1.6 進(jìn)程控制的全過程………………………………………………………51
4.2 對(duì)于Linux進(jìn)程控制的研究總結(jié) ……………………………………………52
4.2.1 Linux系統(tǒng)的內(nèi)核保護(hù)與系統(tǒng)調(diào)用 ……………………………………52
4.2.2 Linux進(jìn)程的創(chuàng)建、執(zhí)行、等待和消亡 ………………………………52
4.2.3 Linux進(jìn)程的并發(fā)特性 …………………………………………………52
第5章 Linux內(nèi)核源碼模塊功能 ………………………………………53
5.1 進(jìn)程調(diào)度 ………………………………………………………………………53
5.1.1 schedule( )………………………………………………………………53
5.1.2 goodness( )………………………………………………………………54
5.1.3 switch_mm( ) ……………………………………………………………56
5.1.4 add_to_runqueue( ) ……………………………………………………56
5.1.5 del_from_runqueue( ) …………………………………………………57
5.1.6 move_last_runqueue( )…………………………………………………57
5.1.7 move_first_runqueue( ) ………………………………………………57
5.2 nanosleep,pause及時(shí)鐘函數(shù) ………………………………………………58
5.2.1 sys_nanosleep ( )………………………………………………………58
5.2.2 schedule_timeout ( ) …………………………………………………58
5.2.3 internal_add_timer( ) ………………………………………………59
5.2.4 run_timer_list( ) ……………………………………………………61
5.2.5 sys_pause ( )……………………………………………………………61
5.2.6 do_timer_interrupt( ) ………………………………………………62
5.2.7 do_timer ( )……………………………………………………………63
5.2.8 do_bottom_half( ) ……………………………………………………63
5.2.9 timer_bh ( )……………………………………………………………65
5.3 系統(tǒng)調(diào)用總控入口 ……………………………………………………………65
5.4 子進(jìn)程的創(chuàng)建 …………………………………………………………………66
5.4.1 sys_fork ( ) ……………………………………………………………66
5.4.2 sys_clone ( )……………………………………………………………66
5.4.3 sys_vfork ( )……………………………………………………………67
5.4.4 do_fork ( )………………………………………………………………67
5.4.5 get_pid ( )………………………………………………………………70
5.4.6 copy_fs ( )………………………………………………………………70
5.4.7 copy_mm ( )………………………………………………………………72
5.4.8 copy_files ( ) …………………………………………………………73
5.4.9 copy_sighand ( ) ………………………………………………………73
5.4.10 copy_thread ( ) ………………………………………………………77
5.5 子進(jìn)程的裝入和執(zhí)行 …………………………………………………………78
5.5.1 sys_execve ( ) …………………………………………………………78
5.5.2 getname ( ) ……………………………………………………………79
5.5.3 do_execve ( ) …………………………………………………………79
5.5.4 search_binary_handler ( ) …………………………………………81
5.6 父進(jìn)程的等待 …………………………………………………………………82
5.6.1 sys_wait4 ( ) …………………………………………………………82
5.6.1 release_task ( ) ………………………………………………………83
5.7 子進(jìn)程的消亡 …………………………………………………………………86
5.7.1 sys_exit ( ) …………………………………………………………86
5.7.2 do_exit ( )………………………………………………………………86
5.7.3 __exit_mm ( )……………………………………………………………87
5.7.4 __exit_files ( ) ………………………………………………………88
5.7.5 __exit_fs ( )……………………………………………………………89
5.7.6 __exit_notify ( ) ……………………………………………………89
5.7.7 __exit_sighand ( ) …………………………………………………90
第6章 Linux內(nèi)核源代碼分析 …………………………………………92
6.1 進(jìn)程調(diào)度 ………………………………………………………………………92
6.2 nanosleep,pause及時(shí)鐘函數(shù) ………………………………………………99
6.3 系統(tǒng)調(diào)用總控入口……………………………………………………………105
6.4 子進(jìn)程的創(chuàng)建…………………………………………………………………106
6.5 子進(jìn)程的裝入和執(zhí)行…………………………………………………………118
6.6 父進(jìn)程的等待…………………………………………………………………123
6.7 子進(jìn)程的消亡…………………………………………………………………126
結(jié)束語(yǔ) …………………………………………………………………133
致謝 ……………………………………………………………………134
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………135
翻譯譯文 ………………………………………………………………136
參考文獻(xiàn)
[1] 陳莉君編著. Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核分析.北京: 人民郵電出版社,2000
[2] 馮銳等譯. Linux內(nèi)核源代碼分析.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2000
[3] 李善平等編著.Linux操作系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)教程.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1999
——源代碼分析與研究
11萬字 135頁(yè)
摘要
本文對(duì)Linux內(nèi)核中進(jìn)程調(diào)度和進(jìn)程控制部分的源代碼分別進(jìn)行了詳細(xì)的流程分析與代碼注釋，并對(duì)這兩部分的代碼實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，闡述了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。在進(jìn)程調(diào)度部分，主要涉及了Linux的調(diào)度算法及實(shí)現(xiàn)、時(shí)鐘中斷、定時(shí)器、Linux內(nèi)核機(jī)制以及系統(tǒng)調(diào)用nanosleep、pause。在進(jìn)程控制部分，主要涉及了Linux系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)和進(jìn)程的創(chuàng)建、裝入執(zhí)行、等待、消亡的過程。
關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng) 進(jìn)程 進(jìn)程調(diào)度 中斷 定時(shí)器 運(yùn)行隊(duì)列 系統(tǒng)調(diào)用 門 內(nèi)核空間 用戶空間
ABSTRACT
In this article ,we have written the program flow and comment of the code that about The Process Scheduling and Control of Linux Kernel。We also make a research on implementation of the code and indicate the strongpoint and shortcoming of it. In Process Scheduling,the things we have done include the algorithms and implementation of process scheduling,time interrupt,timer,bottom half,nanosleep and pause. In Process Control, the things what we have done include the implementation of System Call and the course of the process creating,exec,wait and exit.
Key Words: Oprerating system Process Process sceduling Interrupt Timer Run-queue System call Gate Kernel space User space
目錄
第1章 引言 ………………………………………………………………1
第2章 Linux內(nèi)核的整體結(jié)構(gòu)……………………………………………2
第3章 Linux進(jìn)程調(diào)度……………………………………………………4
3.1 相關(guān)概念簡(jiǎn)述……………………………………………………………………4
3.1.1 Linux進(jìn)程的四個(gè)要素……………………………………………………4
3.1.2 task_struct結(jié)構(gòu)描述……………………………………………………4
3.1.3 調(diào)度與時(shí)間片……………………………………………………………14
3.1.4 實(shí)時(shí)進(jìn)程與非實(shí)時(shí)進(jìn)程…………………………………………………14
3.1.5 Linux進(jìn)程優(yōu)先級(jí) ………………………………………………………14
3.1.6 Linux進(jìn)程系統(tǒng)的特點(diǎn) …………………………………………………15
3.2 進(jìn)程的調(diào)度 ……………………………………………………………………17
3.2.1 Linux進(jìn)程調(diào)度的策略 …………………………………………………18
3.2.2 Linux進(jìn)程的調(diào)度算法 …………………………………………………18
3.2.3 Linux進(jìn)程的調(diào)度時(shí)機(jī) …………………………………………………18
3.2.4 Linux進(jìn)程的隊(duì)列 ………………………………………………………18
3.2.5 Linux進(jìn)程調(diào)度全過程 …………………………………………………20
3.2.6 schedule( )及其調(diào)用函數(shù) ……………………………………………22
3.3 時(shí)鐘中斷 ………………………………………………………………………23
3.3.1 時(shí)鐘………………………………………………………………………23
3.3.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷……………………………………………………………23
3.3.3 bottom half處理機(jī)制 …………………………………………………24
3.3.4 系統(tǒng)定時(shí)器 ……………………………………………………………25
3.4系統(tǒng)調(diào)用nanosleep( )和pause( ) …………………………………………27
3.4.1 nanosleep( )及部分子程序……………………………………………28
3.4.2 sys_pause( )……………………………………………………………29
3.5對(duì)于Linux進(jìn)程調(diào)度的研究總結(jié) ……………………………………………30
3.5.1 Linux對(duì)調(diào)度算法的應(yīng)用 ………………………………………………30
3.5.2 Linux進(jìn)程優(yōu)先級(jí)的代碼實(shí)現(xiàn) …………………………………………30
3.5.3 Linux對(duì)CPU的充分利用 ………………………………………………30
第4章 Linux進(jìn)程的控制 ………………………………………………31
4.1 進(jìn)程的創(chuàng)建、執(zhí)行、消亡 ……………………………………………………31
4.1.1 系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)…………………………………………………………32
4.1.2 子進(jìn)程的創(chuàng)建……………………………………………………………41
4.1.3 子進(jìn)程的執(zhí)行……………………………………………………………46
4.1.4 父進(jìn)程的等待……………………………………………………………48
4.1.5 子進(jìn)程的消亡……………………………………………………………49
4.1.6 進(jìn)程控制的全過程………………………………………………………51
4.2 對(duì)于Linux進(jìn)程控制的研究總結(jié) ……………………………………………52
4.2.1 Linux系統(tǒng)的內(nèi)核保護(hù)與系統(tǒng)調(diào)用 ……………………………………52
4.2.2 Linux進(jìn)程的創(chuàng)建、執(zhí)行、等待和消亡 ………………………………52
4.2.3 Linux進(jìn)程的并發(fā)特性 …………………………………………………52
第5章 Linux內(nèi)核源碼模塊功能 ………………………………………53
5.1 進(jìn)程調(diào)度 ………………………………………………………………………53
5.1.1 schedule( )………………………………………………………………53
5.1.2 goodness( )………………………………………………………………54
5.1.3 switch_mm( ) ……………………………………………………………56
5.1.4 add_to_runqueue( ) ……………………………………………………56
5.1.5 del_from_runqueue( ) …………………………………………………57
5.1.6 move_last_runqueue( )…………………………………………………57
5.1.7 move_first_runqueue( ) ………………………………………………57
5.2 nanosleep,pause及時(shí)鐘函數(shù) ………………………………………………58
5.2.1 sys_nanosleep ( )………………………………………………………58
5.2.2 schedule_timeout ( ) …………………………………………………58
5.2.3 internal_add_timer( ) ………………………………………………59
5.2.4 run_timer_list( ) ……………………………………………………61
5.2.5 sys_pause ( )……………………………………………………………61
5.2.6 do_timer_interrupt( ) ………………………………………………62
5.2.7 do_timer ( )……………………………………………………………63
5.2.8 do_bottom_half( ) ……………………………………………………63
5.2.9 timer_bh ( )……………………………………………………………65
5.3 系統(tǒng)調(diào)用總控入口 ……………………………………………………………65
5.4 子進(jìn)程的創(chuàng)建 …………………………………………………………………66
5.4.1 sys_fork ( ) ……………………………………………………………66
5.4.2 sys_clone ( )……………………………………………………………66
5.4.3 sys_vfork ( )……………………………………………………………67
5.4.4 do_fork ( )………………………………………………………………67
5.4.5 get_pid ( )………………………………………………………………70
5.4.6 copy_fs ( )………………………………………………………………70
5.4.7 copy_mm ( )………………………………………………………………72
5.4.8 copy_files ( ) …………………………………………………………73
5.4.9 copy_sighand ( ) ………………………………………………………73
5.4.10 copy_thread ( ) ………………………………………………………77
5.5 子進(jìn)程的裝入和執(zhí)行 …………………………………………………………78
5.5.1 sys_execve ( ) …………………………………………………………78
5.5.2 getname ( ) ……………………………………………………………79
5.5.3 do_execve ( ) …………………………………………………………79
5.5.4 search_binary_handler ( ) …………………………………………81
5.6 父進(jìn)程的等待 …………………………………………………………………82
5.6.1 sys_wait4 ( ) …………………………………………………………82
5.6.1 release_task ( ) ………………………………………………………83
5.7 子進(jìn)程的消亡 …………………………………………………………………86
5.7.1 sys_exit ( ) …………………………………………………………86
5.7.2 do_exit ( )………………………………………………………………86
5.7.3 __exit_mm ( )……………………………………………………………87
5.7.4 __exit_files ( ) ………………………………………………………88
5.7.5 __exit_fs ( )……………………………………………………………89
5.7.6 __exit_notify ( ) ……………………………………………………89
5.7.7 __exit_sighand ( ) …………………………………………………90
第6章 Linux內(nèi)核源代碼分析 …………………………………………92
6.1 進(jìn)程調(diào)度 ………………………………………………………………………92
6.2 nanosleep,pause及時(shí)鐘函數(shù) ………………………………………………99
6.3 系統(tǒng)調(diào)用總控入口……………………………………………………………105
6.4 子進(jìn)程的創(chuàng)建…………………………………………………………………106
6.5 子進(jìn)程的裝入和執(zhí)行…………………………………………………………118
6.6 父進(jìn)程的等待…………………………………………………………………123
6.7 子進(jìn)程的消亡…………………………………………………………………126
結(jié)束語(yǔ) …………………………………………………………………133
致謝 ……………………………………………………………………134
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………135
翻譯譯文 ………………………………………………………………136
參考文獻(xiàn)
[1] 陳莉君編著. Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核分析.北京: 人民郵電出版社,2000
[2] 馮銳等譯. Linux內(nèi)核源代碼分析.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2000
[3] 李善平等編著.Linux操作系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)教程.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1999
