linux操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是怎樣的

　　學習Linux的朋友們應該有學到操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，這是操作系統(tǒng)的一個基礎(chǔ)和框架知識，具體有哪些重要內(nèi)容呢?下面由學習啦小編為大家整理了linux操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及詳細說明的相關(guān)知識，希望對大家有幫助!

　　linux操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及詳細說明： linux內(nèi)核

　　內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心，具有很多最基本功能，它負責管理系統(tǒng)的進程、內(nèi)存、設(shè)備驅(qū)動程序、文件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，決定著系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。

　　Linux 內(nèi)核由如下幾部分組成：內(nèi)存管理、進程管理、設(shè)備驅(qū)動程序、文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理等。

　　系統(tǒng)調(diào)用接口：SCI 層提供了某些機制執(zhí)行從用戶空間到內(nèi)核的函數(shù)調(diào)用。這個接口依賴于體系結(jié)構(gòu)，甚至在相同的處理器家族內(nèi)也是如此。SCI 實際上是一個非常有用的函數(shù)調(diào)用多路復用和多路分解服務。在 ./linux/kernel 中您可以找到 SCI 的實現(xiàn)，并在 ./linux/arch 中找到依賴于體系結(jié)構(gòu)的部分。

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　　1、進程與線程

　　1 進程與線程的概念

　　進程：是一定功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合的一次運行活動，進程是系統(tǒng)進行資源調(diào)度和分配的獨立單位。

　　線程：是進程的實體，是CPU調(diào)度和分派的基本單位，它是比進程更小的能獨立運行的基本單位。

　　2 進程與線程的關(guān)系

　　a. 一個線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個線程，一個進程中可以多個線程并發(fā)執(zhí)行;

　　b. 相對進程而言，線程更加接近于執(zhí)行體的概念，多個線程可以共享同一個進程的資源，每個線程還有自己私有的桟空間并擁有獨立的執(zhí)行序列。

　　c. 進程有獨立的地址空間，在保護模式下，進程崩潰時不會對其他進程有影響。線程有自己的堆桟和局部變量，但是線程之間沒有獨立的地址空間，所以一個線程的死亡就相當于進程的死亡。因此，多進程的程序比多線程的程序具有更好的健壯性，但是進程間切換耗費資源較大，大約是線程間切換的十倍，所以多線程擁有更高的效率

　　線程和進程的區(qū)別聯(lián)系：

　　1，進程：子進程是父進程的復制品。子進程獲得父進程數(shù)據(jù)空間、堆和棧的復制品。

　　2，線程：相對與進程而言，線程是一個更加接近與執(zhí)行體的概念，它可以與同進程的其他線程共享數(shù)據(jù)，但擁有自己的棧空間，擁有獨立的執(zhí)行序列。

　　兩者都可以提高程序的并發(fā)度，提高程序運行效率和響應時間。

　　線程和進程在使用上各有優(yōu)缺點：線程執(zhí)行開銷小，但不利于資源管理和保護;而進程正相反。同時，線程適合于在SMP機器上運行，而進程則可以跨機器遷移。

　　根本區(qū)別就一點：用多進程每個進程有自己的地址空間(address space)，線程則共享地址空間。所有其它區(qū)別都是由此而來的：

　　1、速度：線程產(chǎn)生的速度快，線程間的通訊快、切換快等，因為他們在同一個地址空間內(nèi)。

　　2、資源利用率：線程的資源利用率比較好也是因為他們在同一個地址空間內(nèi)。

　　3、同步問題：線程使用公共變量/內(nèi)存時需要使用同步機制還是因為他們在同一個地址空間內(nèi)

　　2、進程間通信

　　進程間通信主要有：管道、系統(tǒng)IPC(消息隊列、信號量、共享存儲)和socket。

　　管道主要分為普通管道、流管道、命名管道。

　　管道是一種半雙工的通信方式，數(shù)據(jù)只能單項流動，并且只能在具有親緣關(guān)系的進程間流動，進程的親緣關(guān)系通常是父子進程

　　命名管道也是半雙工的通信方式，它允許無親緣關(guān)系的進程間進行通信 信號量是一個計數(shù)器，用來控制多個進程對資源的訪問，它通常作為一種鎖機制。

　　消息隊列是消息的鏈表，存放在內(nèi)核中并由消息隊列標識符標識。

　　信號是一種比較復雜的通信方式，用于通知接收進程某個事件已經(jīng)發(fā)生。

　　共享內(nèi)存就是映射一段能被其它進程訪問的內(nèi)存，這段共享內(nèi)存由一個進程創(chuàng)建，但是多個進程可以訪問。

　　3、緩沖區(qū)溢出

　　概念： 緩沖區(qū)溢出是指計算機向緩沖區(qū)填寫的數(shù)據(jù)超過了緩沖區(qū)的容量，數(shù)據(jù)覆蓋在其他合法區(qū)域上。

　　危害： 程序崩潰，導致拒絕服務;跳轉(zhuǎn)并執(zhí)行一段惡意代碼

　　注：緩沖區(qū)溢出的原因是程序員沒有對輸入數(shù)據(jù)進行檢查。

　　4、死鎖

　　1 概念：在兩個及兩個進程并發(fā)執(zhí)行的過程中，有的線程持有了一部分資源，又在等待其他進程持有的資源，資源的互相持有和等待就導致了進程死鎖。

　　2 死鎖產(chǎn)生的四個條件(ACID)：

　　互斥性： 一個資源只能被一個進程持有

　　請求和保持：一個進程因請求資源而阻塞導致原來持有的資源得不到釋放

　　不可剝奪： 進程未完成功能之前，不可強制釋放當前所持有的資源

　　環(huán)路等待： 若干進程之間形成環(huán)路等待資源的情形

　　3 解決死鎖的方法：

　　解決死鎖的基本思路就是破壞死鎖產(chǎn)生的四個必要條件

　　解決死鎖的基本方法如下：

　　預防死鎖、避免死鎖、檢測死鎖、解除死鎖

　　解決四多的常用策略如下：

　　鴕鳥策略、預防策略、避免策略、檢測與解除死鎖

　　5、進程調(diào)度的策略

　　FCFS(先來先服務)、優(yōu)先級、時間片輪轉(zhuǎn)、多級反饋

　　6、進程同步的方式

　　原子操作、信號量、自旋鎖管程、會合、分布式系統(tǒng)