Linux内核的同步机制是什么?主要有哪几种内核锁？

一、Linux内核的同步机制是什么?主要有哪几种内核锁？

从最初的原子操作，到后来的信号量，从大内核锁到今天的自旋锁。

这些同步机制的发展伴随Linux从单处理器到对称多处理器的过渡； 伴随着从非抢占内核到抢占内核的过度。Linux的锁机制越来越有效，也越来越复杂。Linux的内核锁主要是自旋锁和信号量。自旋锁最多只能被一个可执行线程持有，如果一个执行线程试图请求一个已被争用（已经被持有）的自旋锁，那么这个线程就会一直进行忙循环——旋转——等待锁重新可用。要是锁未被争用，请求它的执行线程便能立刻得到它并且继续进行。自旋锁可以在任何时刻防止多于一个的执行线程同时进入临界区。Linux中的信号量是一种睡眠锁。如果有一个任务试图获得一个已被持有的信号量时，信号量会将其推入等待队列，然后让其睡眠。这时处理器获得自由去执行其它代码。当持有信号量的进程将信号量释放后，在等待队列中的一个任务将被唤醒，从而便可以获得这个信号量。

二、探索Linux 0.11内核的系统调用机制

引子

在计算机系统中,系统调用是用户空间程序与操作系统内核进行交互的重要机制。它允许应用程序请求操作系统执行特权操作,如访问硬件设备、管理进程和内存等。Linux 0.11是开源操作系统Linux的一个早期版本,虽然简陋,但其核心机制与现代Linux内核有许多相似之处。本文将探索Linux 0.11内核的系统调用实现,帮助读者深入理解操作系统的底层工作原理。

系统调用概述

在Linux 0.11中,系统调用是通过中断机制实现的。应用程序通过执行特定的软中断指令(int 0x80)来触发系统调用,然后由内核中的系统调用处理程序根据调用号(系统调用的编号)执行相应的操作。Linux 0.11共定义了33个系统调用,涵盖了基本的文件操作、进程管理、内存管理等功能。

系统调用实现

Linux 0.11内核在system_call.s文件中实现了系统调用的入口点。当发生系统调用中断时,内核会保存当前进程的寄存器状态,然后根据系统调用号跳转到相应的服务例程。下面是一个简化的代码示例:

system_call:
    # 保存寄存器状态
    ...
    # 获取系统调用号
    mov ax,[...]
    # 根据调用号跳转到相应的服务例程
    cmp ax,33
    ja bad_sys_call
    call sys_call_table(,ax,...)
bad_sys_call:
    ...
    # 恢复寄存器状态并返回

sys_call_table是一个函数指针数组,存储着所有系统调用服务例程的入口地址。每个服务例程都会执行相应的操作,如读写文件、创建进程等。

系统调用示例

让我们以写文件系统调用为例,看看它是如何工作的。在用户空间,应用程序会调用write()函数,该函数会通过系统调用中断进入内核,并触发sys_write()服务例程。sys_write()会执行以下步骤:

1. 检查文件描述符的有效性
2. 根据文件描述符找到对应的文件对象
3. 调用该文件对象的write方法,将数据写入文件
4. 返回写入的字节数

通过这个示例,我们可以看到系统调用是应用程序与内核之间的桥梁,它允许应用程序请求内核执行特权操作,而内核则负责对这些请求进行检查和执行。

总结

Linux 0.11虽然是一个简单的内核版本,但它的系统调用机制已经展现了操作系统设计的基本思路。通过探索系统调用的实现细节,我们可以更好地理解操作系统的内部工作原理,为学习更高级的操作系统概念打下坚实的基础。

感谢您阅读本文!希望通过本文的介绍,您能够对Linux 0.11内核的系统调用机制有更深入的理解。掌握这些基础知识将有助于您进一步探索现代操作系统的设计和实现。

三、Linux Kernel (Linux内核)怎么安装？

1、下载新内核源码：到官网www.kernel.org，下载最新版本linux内核，保存到/usr/src/kernels目录，大约54MB。

2、#cd/usr/src/kernels

3、#tarjvxflinux-2.6.31.5.tar.bz2

4、进入系统原内核目录，把其中的隐藏文件.config复制到新内核目录中。

5、cd进入新内核目录，然后执行#makeoldconfig 此时所有提示均按回车，选项提示都默认。

6、#makexconfig此时弹出一个内核配置窗口，里面全是英文，我看不懂，干脆就直接把这个窗口关掉，继续往下做。

7、#makebzImage&&makemodules&&makemodules_install&&makeinstall第七步编译时间比较长，要30到50分钟不等，要看机器情况了。

8、#uname-r查看内核版本，完成上面步骤后就可以重启系统了，启动时会在GRUB菜单里出现新内核选项了。 此方法安装新内核后同时也会保留旧内核，启动时，可以在新老内核间选择，相当的实用

四、android内核和linux内核的区别？

Android内核和Linux内核的主要区别体现在以下几个方面：

首先，Android内核基于Linux内核并进行了一系列修改。这些修改包括了来自谷歌的特定调整，使得Android内核适用于移动设备等资源受限的环境。其中最显著的区别是Android内核添加了Dalvik/ART虚拟机层，这允许在Android平台上高效地运行Java/Kotlin应用程序。

其次，Android Binder是Android内核中一个关键的组件，它提供了进程间通信(IPC)的功能。与Linux系统中使用D-bus进行IPC的方式不同，Android Binder采用了基于OpenBinder框架的设计，这使得Android平台可以更好地支持多核处理器和分布式系统。

此外，Android内核针对移动设备的特性进行了优化。例如，Android内核中的电源管理模块被设计成更加节能高效，以适应移动设备的电池寿命需求。同时，Android内核还对内存管理进行了调整，以适应移动设备的有限内存资源。

需要注意的是，Android内核基于上游Linux长期支持(LTS)内核进行开发。在谷歌，LTS内核会与Android专用补丁结合，形成所谓的“Android通用内核(ACK)”，这有助于保持Android系统的稳定性和可靠性。

总结而言，尽管Android内核与Linux内核共享许多基本特性，但由于针对移动设备的特殊需求进行了优化和修改，它们之间存在明显的差异。这些差异包括了虚拟机层的加入、IPC机制的改变以及针对移动设备的优化特性。

五、Linux是宏内核还是微内核？

GNU那帮人就是太牛了导致弄不出来内核。

因为 GNU 项目的内核的设计是微内核设计，结果太过于先进而…… 而 Linux 是传统的宏内核设计，这种内核随便找几个认真上课的大本学生就能凑合嘀咕出来一个。结果因为 Linus 选择了 GPL 协议，所以大家的注意力就全都到了 Linux 上面，技术先进的 Hurd 反而成了弃子。Linus 完成的内核其实也不怎么样，那是在一帮疯子的合作下才实现真正成为可用的内核的。还有，GNU 项目是 84 年成立的，Linux 也已经有20年多的历史了。GNU 那帮疯子应该是说 30 年造不出一个内核。其实 hurd 一直就有，但总是没办法拿出来用而只能用于“技术试验”。Debian 有 Hurd 内核的版本。

六、linux内核与cpu内核区别？

1. Linux内核版本与linux发行版本的区别：LINUX内核版本是指系统内核的版本号，LINUX的内核具有两种不同的版本号，实验版本和产品化版本。首先解释一下什么是Linux发行版(英文名称是Linux Distribution)。Linux实际上是一种开放源代码的操作系统内核，通常我们说的Linux指的是基于Linux内核的操作系统。 2. Linux操作系统包括Linux内核和Linux用户态程序，Linux内核和Linux用户态程序都是开放源代码的，绝大多数软件代码遵循GPL协议，任何人拿到这些代码都可以对这些代码进行修改和分发。 3. 由于Linux上代码的高度自由，很多公司和组织都推出了自己的Linux操作系统，这些Linux操作系统我们就叫做Linux发行版。各种不同的Linux发行版的共同点就是都使用了Linux内核，不同的Linux发行版的内核可能有一些小的修改。 1. 要确定 LINUX版本 的类型，只要查看一下版本号：每一个版本号由三位数字组成，第二位数字说明版本类型。如果第二位数字是偶数则说明这种版本是产品化版本，如果是奇数说明是实验版本。 2. 如2.4.18是产品化版本，2.5.21是实验版本。查看 linux内核版本 命令：uname -r Linux发行版本 是指一些 Linux厂商 将 LINUX系统内核 与应用软件及文档包装在一起，并提供一些安装界面和系统设定与管理工具，这就构成了一个发行套件。

七、LINUX内核是什么？

Linux是一种开源电脑操作系统内核。它是一个用C语言写成，符合POSIX标准的类Unix操作系统。[1]

Linux最早是由芬兰 Linus Torvalds为尝试在英特尔x86架构上提供自由的类Unix操作系统而开发的。该计划开始于1991年，在计划的早期有一些 Minix 黑客提供了协助，而如今全球无数程序员正在为该计划无偿提供帮助。

八、linux内核的奥妙？

Linux内核的奥妙在于其开放源代码的特性和强大的灵活性。作为一个开源项目，Linux内核吸引了全球范围内的开发者共同参与，不断改进和优化。它具有高度可定制性，可以根据不同的需求进行定制和配置，适用于各种不同的硬件和应用场景。

此外，Linux内核还具有良好的稳定性和安全性，经过多年的发展和测试，已经成为许多企业和个人首选的操作系统内核。总之，Linux内核的奥妙在于其开放性、灵活性和稳定性，为用户提供了强大的操作系统基础。

九、LINUX内核编译步骤？

编译及安装简要步骤： 编辑Makefile版本信息 定义内核特性，生成配置文件.config，用于编译：make xconfig 编译内核：make 安装内核：make install 安装模块：make modules_install 具体步骤如下： 内核配置 先定义内核需要什么特性，并进行配置。内核构建系统（The kernel build system）远不是简单用来构建整个内核和模块，想了解更多的高级内核构建选项，你可以查看 Documentation/kbuild 目录内的内核文档。

可用的配置命令和方式： make menuconfig 命令：make menuconfig 编译内核 编译和安装内核 编译步骤： $ cd /usr/src/linux2.6 $ make 安装步骤 (logged as $ make install $ make modules_install 提升编译速度 多花一些时间在内核配置上，并且只编译那些你硬件需要的模块。

这样可以把编译时间缩短为原来的1/30，并且节省数百MB的空间。

另外，你还可以并行编译多个文件： $ make -j

十、linux内核深度解析？

理解Linux内核最好预备的知识点：

懂C语言

懂一点操作系统的知识

熟悉少量相关算法

懂计算机体系结构

Linux内核的特点：

结合了unix操作系统的一些基础概念

Linux内核的任务：

1.从技术层面讲，内核是硬件与软件之间的一个中间层。作用是将应用层序的请求传递给硬件，并充当底层驱动程序，对系统中的各种设备和组件进行寻址。

2.从应用程序的层面讲，应用程序与硬件没有联系，只与内核有联系，内核是应用程序知道的层次中的最底层。在实际工作中内核抽象了相关细节。

3.内核是一个资源管理程序。负责将可用的共享资源(CPU时间、磁盘空间、网络连接等)分配得到各个系统进程。

4.内核就像一个库，提供了一组面向系统的命令。系统调用对于应用程序来说，就像调用普通函数一样。