操作系统（Linux）

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• 补充
  • 第四周
    • vfork
    • 在进程当中运行新代码
    • 回收进程资源
  • 第五周
    • 同步机制--锁
  • 第七周
    • 无名管道1
    • 无名管道2
    • 有名管道 FIFO
    • 双重模式
    • Linux
    • 系统调用
    • Linux 可执行文件结构
• 第八周
  • Linux 异步信号处理机制
  • 信号的系统调用
• 第九周
  • 消息队列
  • 消息队列的管理
• 第十三周
  • 页面置换算法--FIFO
  • 最近最久未使用算法--LRU

补充

第四周

vfork

1. 系统调用
   vfork和它创建的子进程和父进程共享地址空间
   fork创建独立的地址空间
2. pid_t vfork（void）
   共享包括栈空间
3. 例
   
   例2：栈错误，内存错误
   
   
   exit(0); 终止进程，不返回

在进程当中运行新代码

1. 替换进程映像
   exec（）
   
2. 例
   
   
   
3. system()函数
   
4. 如果使用新映像完全取代，使用exec
5. 例
   ‘新建进程system
   
   
   加&变为后台进程
   
   ps：查看进程信息
   
6. 用exec执行命令
   
   down没有被打印，本进程被已经被替换掉。

回收进程资源

1. 两部分资源
   
2. 回收用户空间资源
   
3. return 和 exit区别
   
   
4. exit 和 _exit区别
   
5. 例
   
   用return返回，循环会一直进行。
   用exit返回，会终止当前进程
6. 例2
   
   
   exit刷新文件缓冲区
   _exit不刷新文件缓冲区
7. 注册退出函数
   int atexit （void （*function）（void））
   （1）先进后出：先注册的后执行
   （2）等到exit（0）执行时执行才退出函数
   （3）_exit不执行退出函数，return执行。
   
   
8. 回收内核空间资源
   
   waitpid：
   
   

第五周

同步机制--锁

1. 同步互斥方法
   
2. 关锁 lock 和开锁 unlock
   
   关锁时忙等待，开销大。
   非忙等（让权等待） -等待队列、阻塞-唤醒
   饥饿、死锁

第七周

无名管道1

1. 无名管道PIPE
   “ | ” 为 管道
   
   
   
   无亲缘关系不能使用无名管道
2. 管道为内核中的一段特殊的内存空间
   以文件的方式进行操作
   
3. 管道和文件的区别
   （1）无名管道的内核资源在通信两进程退出后会自动释放
   （2）大小有限制，不能像文件那样存储大量常规信息
   （3）不能使用lseek函数修改当前读写位置
4. 创建无名管道
   int pipe （int pipefd[2]）；
   单项操作
   
5. 测试无名管道的大小
   
6. 无名管道的读写
   
   
7. 父子进程管道通信
   
   
   Q：子进程关闭了读端，为什么还可以读写？
   子进程继承父进程的所有资源，所以父子进程拥有各自独立的读写端。互不影响。

无名管道2

1. 以阻塞的方式读无名管道，如果当前没有一个进程和写端关联，读操作立即返回，按如下操作
   无论管道有无数据：
   
2. 如果写端有关联，管道无数据，读进程会阻塞
   
   
3. 以阻塞的方式写无名管道
   
   signal ：注册信号
   
   
   没有进程读管道
   
   
   
4. 以非阻塞的方式读写管道
   
   
   写操作
   
   灰色有数据，白色无数据
   
   
   

有名管道 FIFO

1. 有名管道，命名管道
2. 创建文件节点 mknod pipetest p
   cat test.txt > pipetest&
3. 创建有名管道
   
   pathname ：必须系统中不存在
   mode_t mod ：权限
   
   
   -l F后面多出红色 “ | ”，表示有名管道
   
   echo：写入
   
   cat：读出
4. 读写有名管道
   
   
   
   
   
   
   
5. 非亲缘关系进程使用有名管道通信
   
   
   示例
   
   
6. 管道的进本特点
   

双重模式

内核模式 用户模式

Linux

对已经释放的函数栈空间的访问，是非法的 访问，是不允许的。

系统调用

系统调用的 实现 --软中断，可编程中断
中断Interrupts
– 外部中断 External (hardware generated) interrupts 串口、硬盘、网卡、时钟、…
– 软件产生的中断 Software generated interrupts int 0x80指令，用于系统调用
• 异常Exceptions – 程序错误 – 软件产生的异常 – 机器检查出的异常

• 程序访问 – 通过高层次的API接口 – 而不是直接进行系统调用
• 三种最常用的应用程序编程接口（API）
– Win32 API 用于 Windows – POSIX API 用于 POSIX-based systems (包括UNIX LINUX，Mac OS X 的所有版本) – Java API 用于JAVA虚拟机(JVM)*

Linux 可执行文件结构

1. BSS段: 全局或静态的未初始化的变量
2. 数据段: 全局或静态的已初始化的变量
3. 代码段：指令代码（操作码，操作数）,常量, const声明的变量, 字符串常量

第八周

Linux 异步信号处理机制

1. 软中断、异步机制

2. kill -l 查看所有信号值

3. 向某一进程发送信号值
   

4. kill 进程 结束进程

5. 信号的基本概念
   （1）发送信号
   
   （2）安装信号
   
   （3）递送信号
   
   （4）捕获信号
   
   （5）屏蔽信号
   
   （6）忽略信号
   
   （7）未决信号
   
   （8）可靠信号 不可靠信号
   
   

6. 未决信号
   存储在PCB中，存储在pending队列中
   

7. 信号的生命周期
   
   （2）信号被某个进程产生
   
   kill 进程间
   raise 自己发给自己
   alarm 定时信号

信号的系统调用

1. 发送信号
   
   终端：CTRL C -- SIGINT
   Shell 命令：kill -信号 pid
   用户进程 -- 进程
   内核 -- 进程
2. kill 发送一个信号
   
   向一个指定的进程发送信号，成功返回0，否则返回-1
   
3. raise 自举一个信号
   
4. alarm定时器
   
   
   传参为0：取消之前的定时器

功能：
在usecs微秒后，将SIGALRM信号发送给进程，并且之后每隔interval微秒再发送一次SIGALRM信号。如果不对SIGALRM信号进程处理，默认操作是终止进程
延迟可能会因任何系统活动、处理调用所花费的时间或系统计时器的粒度而略微延长
参数：
usecs：第一次触发SIGALRM信号的时间
interval：第一次触发SIGALRM信号之后每隔interval微秒再触发一次SIGALRM信号，以微秒为单位

4.安装信号

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
函数来说
signum 是信号的编号
handler 是中断函数的指针。信号处理函数的函数名

5.例1

例2

例3

pause（）； 暂停执行，等待一个信号

等待信号

第九周

消息队列

1. 消息队列的结构
   
   

消息队列的管理

1. 创建队列
   
   key 通信各方拥有相同key值
   msgflag
   
   例：
   通过ftok创建key值 “.”代表当前路径

2. 发送消息
   消息队列ID 消息缓冲区指针 长度 flag
   指针结构
   
   
   默认：0 阻塞的方式
3. 接收消息
   
   
   
4. 发送成功
   
   
5. 接收消息
   
   
6. 消息队列属性
   
   cmd
   

第十三周

页面置换算法--FIFO

1. 算法过程
   
   增加物理块（物理块增多，缺页次数增加情况--异常Belady's Anomaly）
   
   异常原因：
   

最近最久未使用算法--LRU

1. 算法过程
   
2. LRU算法的可能实现方法
   
   
   
3. 活动页面栈
   
   7被抽出，栈底为将要被淘汰的