标签：方式 poi 进程状态 ipc 它的 linux系统 读写 策略 文件的
请您根据本课程所学内容总结梳理出一个精简的Linux系统概念模型，最大程度统摄整顿本课程及相关的知识信息，模型应该是逻辑上可以运转的、自洽的，并举例某一两个具体例子（比如读写文件、分配内存、使用I/O驱动某个硬件等）纳入模型中验证模型。，
谈谈您对课程的心得体会，改进建议等。
产出要求是发表一篇博客文章，长度不限，只谈自己的思考，严禁引用任何资料造成文章虚长。
Linux的系统层次结构包括用户空间和内核空间，用户空间是操作系统执行的地方，包含了用户应用程序、C函数库等；内核空间包括，系统调用，内核，以及与平台架构相关的代码。Linux内核的主要组件包括系统调用接口、进程管理、内存管理、文件系统、网络堆栈、设备驱动程序和硬件架构代码。
操作系统的从用户空间转换到内核空间是通过系统调用完成的，系统调用属于一种特殊的中断，系统调用同时伴随着中断上下文切换。
下面给出Linux系统的一般执行过程：
正在运行的用户态进程 X 。
发生中断（包括异常、系统调用等）， CPU将当前 CPU 上下文压入进程 X 的内核堆栈，并且加载当前进程内核堆栈相关信息，跳转到中断处理程序，即中断执行路径的起点。
SAVE_ALL ，保存现场，进行中断上下文切换，具体过程如下：
此时完成了中断上下文切换，即从进程 X 的用户态到进程 X 的内核态。
中断处理过程中或中断返回前调用了 schedule 函数，其中完成了进程调度算法选择 next 进程、进程地址空间切换、以及switch_to 关键的进程上下文切换等。
switch_to 调用了 __switch_to_asm 汇编代码做了关键的进程上下文切换。将当前进程 X 的内核堆栈切换到进程调度算法选出来的 next 进程Y的内核堆栈，并完成了进程上下Y文所需的指令指针寄存器状态切换。之后开始运行进程 Y 。
中断上下文恢复。
完成中断上下文恢复最后一步： iret - pop cs:rip/ss:rsp/r?ags ，从 Y 进程的内核堆栈中弹出（ 3 ）中对应的压栈内容。此时完成了中断上下文的切换，即从进程 Y 的内核态返回到进程 Y 的用户态。
继续运行用户态进程 Y 。
内核的一个功能是处理硬件外设io，但是处理器速度一般远远高于外设，内核必须先处理其他任务，只有当外设真正完成了准备好了时CPU才转过来处理外设io，中断就是其中一种io方式。
中断信号实际上改变了处理器执行指令的顺序，异步的中断信号被称为中断，由硬件随机产生，在程序执行的任何时候可能出现；同步的中断信号被称为异常，在特殊的或出错的指令执行时由CPU控制单元产生。
中断信号提供了一种特殊的方式，使得CPU转去运行正常程序之外的代码，比如一个外设采集到一些数据，发出一个中断信号，CPU必须立刻响应这个信号，否则数据可能丢失。当一个中断信号到达时，CPU必须停止它当前正在做的事，并且切换到一个新的活动。为了做到这这一点，在进程的内核态堆栈保存程序计数器的当前值(即eip和cs寄存器)以便处理完中断的时候能正确返回到中断点，并把与中断信号相关的一个地址放入进程序计数器，从而进入中断的处理。
内核的目标就是让中断尽可能快的处理完，尽其所能把更多的处理向后推迟。所以Linux系统的中断系统允许不同类型中断的嵌套发生，这样能使更多的I/O设备处于忙状态。不过，尽管内核在处理一个中断时可以接受一个新的中断，但在内核代码中还在存在一些临界区，在临界区中，中断必须被禁止。
中断处理程序本身并不是一个进程，而是一个内核控制路径，代表了中断发生时症状运行的进程执行，内核控制路径比一个正常的进程要更轻量，只包含有限的几个寄存器，建立和终止内存上下文需要的时候很少。
内核启动中断前，必须初始化IDT，然后把IDT的基地址装载到idtr寄存器中,int指令允许用户进程发出一个中断信号，其值可以是0－255的任意一个向量。
中断处理的基本过程是：
Linux是一个多任务多用户操作系统，一个任务就是一个进程。每一个进程都具有一定的功能和权限，它们都运行在各自独立的虚拟地址空间。在Linux中，进程是系统资源分配的基本单位，也是使用CPU运行的基本调度单位。存放在磁盘上的可执行文件的代码和数据的集合称为可执行映象。当一个可执行映像装入系统中运行时，它就形成了一个进程。
对于操作系统来说，进程管理最主要的是进程的调度。
为了进程的调度，进程本身存在几种不同的状态，不同状态之间能够相互转换：
运行态：进程正在使用CPU运行的状态。
可运行态：进程已分配到除CPU外所需要的其它资源，等待系统把CPU分配给它之后即可投入运行。
等待态：又称睡眠态，它是进程正在等待某个事件或某个资源时所处的状态。
暂停态：进程需要接受某种特殊处理而暂时停止运行所处的状态。
僵死态：进程的运行已经结束，但它的任务结构体仍在系统中。
当一个进程被创建时，系统就为该进程建立一个task_struct任务结构体。当进程运行结束时，系统撤消该进程的任务结构体。进程的任务结构体是进程存在的唯一标志。进程的任务结构体为内核管理进程，提供了内核所需了解的进程信息。Task_struct结构的描述包括：进程标识、进程状态(State)、进程调度信息和策略、进程通信有关的信息(IPC)、进程链接信息(Links)、时间和定时器信息(Times and Timers)、文件系统信息(Files System)、处理器相关的上下文信息。
为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在 CPU 上运行的进程，并恢复执行以前挂起的某个进程。这种行为被称为进程切换。进程的切换就是变更进程上下文，基本步骤如下：
对大多数用户来说，文件系统是操作系统中最直接可见的部分。计算机的重要作用之一就是能快速处理大量信息，从而，信息的组织、存取和保管就成为一个极为重要的内容。文件系统是计算机组织、存取和保存信息的重要手段。文件系统，就是操作系统中实现文件统一管理的一组软件、被管理的文件以及为实施文件管理所需要的一些数据结构的总称。要实现操作系统对其它各种不同文件系统的支持，就要将对各种不同文件系统的操作和管理纳入到一个统一的框架中。对用户程序隐去各种不同文件系统的实现细节，为用户程序提供一个统一的、抽象的、虚拟的文件系统界面，这就是所谓的虚拟文件系统。通常，虚拟文件系统分为三个层次：
Linux内核本身非常复杂丰富，令人望而生畏，在这门课程的学习中，老师深入浅出地带我们对Linux内核有了初步的把握，对Linux内核运行建立起了一定的模型，并且能够从底层汇编的角度对Linux内核进行一定的了解，感谢两位老师的讲解，我从这门课程中有了很多收获。
标签：方式 poi 进程状态 ipc 它的 linux系统 读写 策略 文件的
原文地址：https://www.cnblogs.com/litosty/p/13272802.html
