作为计算机科学的基础,操作系统扮演着计算机资源管理和调度的重要角色。它的主要职责包括管理硬件资源,提供程序运行环境,以及提供用户和系统之间的接口。要了解操作系统的工作原理,我们必须掌握其中的一些关键概念,其中包括“中断”和“系统调用”。
库函数:库函数是语言或应用程序的一部分,可以运行在用户空间中。 系统调用:又称广义指令,它是由操作系统向程序提供的程序接口,而非直接向用户提供,用户只能通过程序间接的使用这些接口。
Linux操作系统概述 Q1.什么是GNU?Linux与GNU有什么关系? A: 1)GNU是GNU is Not Unix的递归缩写,是自由软件基金会(Free Software Foundation,FSF)的一个项目,该项目已经开发了许多高质量的编程工具,包括emacs编辑器、著名的GNU C和C++编译器(gcc和g++); 2)Linux的开发使用了许多GNU工具,Linux系统上用于实现POSIX.2标准的工具几乎都是由GNU项目开发的;Linux内核、GNU工具以及其它一些自由软件组成
嵌入式软件通常是指嵌入式系统中运行的软件,嵌入式系统是一种特殊的计算机系统,通常用于控制、监测和数据处理等任务。嵌入式系统通常由硬件和软件两个部分组成,其中嵌入式软件是指在嵌入式系统中运行的程序,用于控制硬件并提供特定的功能和服务。嵌入式软件应用广泛,包括汽车、医疗设备、智能家居、智能穿戴、工业自动化等众多领域。
当进程执行系统调用而陷入内核代码中执行时,我们就称进程处于内核状态。此时处理器处于特权级最高的(0级)内核代码。当进程处于内核态时,执行的内核代码会使用当前的内核栈。每个进程都有自己的内核栈。
NFS 即 网络文件系统 (Network File System),是一种 分布式 文件系统协议,该协议允许客户端主机可以像访问本地文件系统一样通过网络访问服务器端文件,即可以将远程服务器文件直接 mount ( 挂载 )到本地的文件目录结构中进行访问。
DMA(Direct Memory Access) 即直接存储器访问, DMA 传输方式无需 CPU 直接控制传输,通过硬件为 RAM 、I/O 设备开辟一条直接传送数据的通路,能使 CPU 的效率大
系统时间:是由主芯片的定时器进行维护的时间,一般情况下都会选择芯片上最高精度的定时器作为系统时间的定时基准,以避免在系统运行较长时间后出现大的时间偏移。特点是掉电后不保存。
在Java编程中,IOException是一种常见的检查型异常,通常在进行文件操作时发生。它表示输入或输出操作失败或中断,例如文件无法读取或写入。正确处理IOException对于确保文件操作的稳定性和正确性至关重要。本文将深入探讨IOException的产生原因,并提供具体的解决方案和最佳实践,帮助开发者更好地理解和解决这个问题。
rtc 一般负责系统关机后计时、闹钟等,Linux 内核提供了一个 rtc 子系统,来支持所有的 rtc 设备。
工作队列常见的使用形式是配合中断使用,在中断的服务函数里无法调用会导致休眠的相关函数代码,有了工作队列机制以后,可以将需要执行的逻辑代码放在工作队列里执行,只需要在中断服务函数里触发即可,工作队列是允许被重新调度、睡眠。
曾经是某见的教学总监,我带出来的学生也有大几千了,基本都从事linux相关开发工作。现在在各行各业也基本都是翘楚,有的都成公司技术主管,带领几十人上百人团队。
管道可用于具有亲缘关系进程间的通信,有名管道克服了管道没有名字的限制,因此,除具有管道所具有的功能外,它还允许无亲缘关系进程间的通信。
封装:当应用程序用 TCP 协议传送数据时,数据首先进入内核网络协议栈中,然后逐一通过 TCP/IP 协议族的每层直到被当作一串比特流送入网络。对于每一层而言,对收到的数据都会封装相应的协议首部信息(有时还会增加尾部信息)。TCP 协议传给 IP 协议的数据单元称作 TCP 报文段,或简称 TCP 段(TCP segment)。IP 传给数据链路层的数据单元称作 IP 数据报(IP datagram),最后通过以太网传输的比特流称作帧(Frame)。
OS的正常工作依赖于存储程序原理、堆栈、中断三个部分。 linux内核从一个初始化上下文环境的函数开始执行,即start_kernel函数,创建多个进程或者fork(创建一个与原来进程几乎完全相同的进程)若干进程,我们为每个进程维护一个进程描述和以及进程间的关系PCB。 当中断发生的时候,如mykernel中就是时钟中断发生之后,接下来OS就会为各进程进行调度,利用Swich_to函数在调度队列中选取出一个适合的进程(系统会根据中断向量号来调用相应的中断异常程序)。由CPU和内核堆栈保存当前进程的各寄存器信息(CPU要做两件工作,一是将当前的eip和esp压入到当前进程的内核栈,二是将esp指向当前进程的内核栈,并将eip指向中断处理入口,进入到内核态。),将eip指向要调度的进程执行的代码区,开始执行。
前面两篇文章写了《input子系统的的概念》和《分析input子系统的代码》。这一篇文章来说说input子系统的驱动程序编写。
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后面几篇文章开始整理多路复用相关的知识,特别是epoll相关的原理介绍。本篇文章是第1篇文章,也是后续知识的基础,笔者觉得只有真正弄清楚了内核态和用户态,才能更好的理解后续的知识。
操作系统接口 命令界面接口 程序接口 📷 联机命令接口 联机命令的类型 系统访问类 磁盘操作类 文件操作类 目录操作类 通信类 其他命令 联机命令的操作方式 **键入式:**手动敲入 **选择式: **点击 **视窗型命令界面:**交互窗口 最终都会转化为命令。 系统访问类 键盘操作命令 文件操作命令 目录操作命令 其他命令 键盘终端处理程序 📷 命令解释程序的作用 📷 工作流程 📷 ---- 系统调用 基本概念 1.运行在不同的系统状态 2.通过软中断进入 3.返回问题 4.
PCF8591是一个IIC总线接口的ADC/DAC转换芯片,功能比较强大,这篇文章就介绍在Linux系统里如何编写一个PCF8591的驱动,完成ADC数据采集,DAC数据输出。
在高执行级别下,代码可以执行特权指令,访问任意的物理地址,这种CPU执行级别就对应着内核态。
strace用于跟踪程序执行时的系统调用和信号。在Linux中,用户态的进程需要通过系统调用来请求内核态的服务,比如文件操作、网络通信等。strace能够捕获这些调用的详细信息,包括调用的名称、参数和返回值,以及执行这些调用所消耗的时间。
内核态:cpu可以访问内存的所有数据,包括外围设备,例如硬盘,网卡,cpu也可以将自己从一个程序切换到另一个程序。
我们以用户通过网络读取一个本地磁盘上文件为例,在说零拷贝之前,我们先要说说一个普通的IO操作是怎样做的
3G-4G大部分是共享的,是内核态的地址空间。这里存放整个内核的代码和所有的内核模块以及内核所维护的数据。
用户空间:指的就是用户可以操作和访问的空间,这个空间通常存放我们用户自己写的数据等。
在Linux系统中,有一句经典的话:“一切皆文件”(Everything is a file)。这句话的意思是,Linux将所有的设备、文件、进程等都当做文件来处理,统一了对它们的操作方法,使得Linux具有了很高的灵活性和可扩展性。本文将详细介绍Linux中的“一切皆文件”的概念,以及它的优点和应用。
写在前面 今天我们写一下关于js的分片上传,因为工作中很多时候上传文件是比较大的,为了不让卡死,我们可以使用分片上传的方式进行文件的传输,下面就简单的将思路梳理一下,然后贴上代码 思路分析 既然是分片上传,那么首先要知道不分片的时候是怎么上传的,我们一般是直接使用file文件然后将其放到formData对象中,作为参数上传,这是最基本的一种方式,分片其实就是将这一个整体的操作进行多次,每一次的数据量根据我们的定义进行分,也就是说,假设一个文件的大小是10Mb,我们将其分为十份,每一份都按照前面所的完整的
先来简单回顾一下c语言的文件操作,fopen,fread,fwrite,fclose等,我们在linux下简单编写代码实践一下:
本文讲解系统的进程管理相关内容,系统的进程管理是有关系统的所有进程的调度、排序、分配资源、创建、销毁等,是比较重要的内容。
要将内容写入文件,可以使用文件对象的 write() 方法。 write() 方法接受一个字符串作为参数,并将其写入文件。以下是写入文件的示例代码:
Linux系统是虚拟内存系统,虚拟内存并不是真正的物理内存,而是虚拟的连续内存地址空间。虚拟内存又分为内核空间和用户空间,内核空间是内核程序运行的地方,用户空间是用户进程代码运行的地方,只有内核才能直接访问物理内存并为用户空间映射物理内存(MMU)。内核会为每个进程分配独立的连续的虚拟内存空间,并且在需要的时候映射物理内存,为了完成内存映射,内核为每个进程都维护了一张页表,记录虚拟地址与物理地址的映射关系,这个页表就是存在于MMU中;用户进程访问内存的时候,通过页表把虚拟内存地址转换为物理内存地址进而访问数据;其实对于用户进程而言,虚拟内存就是内存一般的存在(当作内存看待就好)。这样的设计可以把用户程序和系统程序分开,互不影响;内核可以对所有的用户程序进行管理,比如限制内存滥用等
本文介绍了如何通过Linux内核定时器实现LED灯的闪烁,从硬件的配置、驱动程序以及示例代码方面进行了详细的阐述。通过申请GPIO、配置GPIO、编写驱动程序以及添加设备到内核和加载设备,最终实现了LED灯的闪烁。
在Linux下开发应用程序可以调用两种接口来实现,一种是直接调用系统调用接口,另一种是调用库函数来实现。
在RTOS中,本质也是去读写寄存器,但是需要有统一的驱动程序框架。 所以:RTOS驱动 = 驱动框架 + 硬件操作
使用 malloc 函数申请内存原理 : " 堆内存 " 动态分配 的 系统调用 过程 ;
java的线程是映射到操作系统原生线程之上的,如果要阻塞或唤醒一个线程就需要操作系统介入,需要在户态与核心态之间切换,这种切换会消耗大量的系统资源,因为用户态与内核态都有各自专用的内存空间,专用的寄存器等,用户态切换至内核态需要传递给许多变量、参数给内核,内核也需要保护好用户态在切换时的一些寄存器值、变量等,以便内核态调用结束后切换回用户态继续工作。
当一个任务(进程)执行系统调用而陷入内核代码中执行时,我们就称进程处于内核运行态(或简称为内核态)。此时处理器处于特权级最高的(0级)内核代码中执行。当进程处于内核态时,执行的内核代码会使用当前进程的内核栈。每个进程都有自己的内核栈。当进程在执行用户自己的代码时,则称其处于用户运行态(用户态)。即此时处理器在特权级最低的(3级)用户代码中运行。当正在执行用户程序而突然被中断程序中断时,此时用户程序也可以象征性地称为处于进程的内核态。因为中断处理程序将使用当前进程的内核栈。这与处于内核态的进程的状态有些类似。
本文一是为了讨论在Linux系统出现问题时我们能够借助哪些工具去协助分析,二是讨论出现问题时大致的可能点以及思路,三是希望能给应用层开发团队介绍一些Linux内核机制从而选择更合适的使用策略。
一 简介 相信大家在开发脚本或者写程序的时候 ,大多会遇到如何判断已经有程序在运行的情况。比如设计备份binlog ,由于某个实例产生的binlog 数量大于备份的速度,在下一个时间点,会启动一个新的进程对binlog进行备份。那我们要怎么解决呢,本文分别从 shell和python的角度提出我的解决方法,同时也推荐《 Ensure a single instance of an application in Linux》[1],这里有比较详细的讨论。
在之前的博客中介绍了文件操作 , 如果以只读的形式打开不存在的文件 , 就会导致异常的出现 ;
网上看了很多的嵌入式学习路线,有的比较片面,有的为了博人眼球东拼西凑,几乎把整个行业用得着用不着的技术都写上去了,没有侧重点,简直是劝退指南,还有的纯粹是打广告卖板子招生。
I/O是计算机的输入输出,通俗一点讲是计算机数据的流动,包括CPU、内存、磁盘、网络、外设的数据流程,是针对不同主体而言的数据的输入和输出。
Linux的最大的好处之一就是它的源码公开。同时,公开的核心源码也吸引着无数的电脑爱好者和程序员;他们把解读和分析Linux的核心源码作为自己的 最大兴趣,把修改Linux源码和改造Linux系统作为自己对计算机技术追求的最大目标。 Linux内核源码是很具吸引力的,特别是当你弄懂了一个分析了好久都没搞懂的问题;或者是被你修改过了的内核,顺利通过编译,一切运行正常的时候。 那种成就感真是油然而生!而且,对内核的分析,除了出自对技术的狂热追求之外,这种令人生畏的劳动所带来的回报也是非常令人着迷的,这也正是它拥有众多追 随者的主要原因: 首先,你可以从中学到很多的计算机的底层知识,如后面将讲到的系统的引导和硬件提供的中断机制等;其它,象虚拟存储的实现机制,多任务机制,系统保护 机制等等,这些都是非都源码不能体会的。 同时,你还将从操作系统的整体结构中,体会整体设计在软件设计中的份量和作用,以及一些宏观设计的方法和技巧:Linux的内核为上层应用提供一个与 具体硬件不相关的平台;同时在内核内部,它又把代码分为与体系结构和硬件相关的部分,和可移植的部分;再例如,Linux虽然不是微内核的,但他把大部分 的设备驱动处理成相对独立的内核模块,这样减小了内核运行的开销,增强了内核代码的模块独立性。 而且你还能从对内核源码的分析中,体会到它在解决某个具体细节问题时,方法的巧妙:如后面将分析到了的Linux通过Botoom_half机制来加 快系统对中断的处理。 最重要的是:在源码的分析过程中,你将会被一点一点地、潜移默化地专业化。一个专业的程序员,总是把代码的清晰性,兼容性,可移植性放在很重要的位 置。他们总是通过定义大量的宏,来增强代码的清晰度和可读性,而又不增加编译后的代码长度和代码的运行效率;他们总是在编码的同时,就考虑到了以后的代码 维护和升级。 甚至,只要分析百分之一的代码后,你就会深刻地体会到,什么样的代码才是一个专业的程序员写的,什么样的代码是一个业余爱好者写的。而这一点是任何没有真 正分析过标准代码的人都无法体会到的。 然而,由于内核代码的冗长,和内核体系结构的庞杂,所以分析内核也是一个很艰难,很需要毅力的事;在缺乏指导和交流的情况下,尤其如此。只有方法正 确,才能事半功倍。正是基于这种考虑,作者希望通过此文能给大家一些借鉴和启迪。 由于本人所进行的分析都是基于2.2.5版本的内核;所以,如果没有特别说明,以下分析都是基于i386单处理器的2.2.5版本的Linux内核。 所有源文件均是相对于目录/usr/src/linux的。 要分析Linux内核源码,首先必须找到各个模块的位置,也即要弄懂源码的文件组织形式。虽然对于有经验的高手而言,这个不是很难;但对于很多初级的 Linux爱好者,和那些对源码分析很有兴趣但接触不多的人来说,这还是很有必要的。 1、Linux核心源程序通常都安装在/usr/src/linux下,而且它有一个非常简单的编号约定:任何偶数的核心(的二个数为偶数,例如 2.0.30)都是一个稳定地发行的核心,而任何奇数的核心(例如2.1.42)都是一个开发中的核心。 2、核心源程序的文件按树形结构进行组织,在源程序树的最上层,即目录/usr/src/linux下有这样一些目录和文件。 ◆ COPYING: GPL版权申明。对具有GPL版权的源代码改动而形成的程序,或使用GPL工具产生的程序,具有使用GPL发表的义务,如公开源代码。 ◆ CREDITS: 光荣榜。对Linux做出过很大贡献的一些人的信息。 ◆ MAINTAINERS: 维护人员列表,对当前版本的内核各部分都有谁负责。 ◆ Makefile: 第一个Makefile文件。用来组织内核的各模块,记录了个模块间的相互这间的联系和依托关系,编译时使用;仔细阅读各子目录下的Makefile文件 对弄清各个文件这间的联系和依托关系很有帮助。 ◆ ReadMe: 核心及其编译配置方法简单介绍。 ◆ Rules.make: 各种Makefilemake所使用的一些共同规则。 ◆ REPORTING-BUGS:有关报告Bug 的一些内容。 ● Arch/ :arch子目录包括了所有和体系结构相关的核心代码。它的每一个子目录都代表一种支持的体系结构,例如i386就是关于intel cpu及与之相兼容体系结构的子目录。PC机一般都基于此目录; ● Include/: include子目录包括编译核心所需要的大部分头文件。与平台无关的头文件在 include/linux子目录下,与 intel c
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