LINUX復(fù)習(xí)資料完整版(word文檔良心出品)

1、LINUX復(fù)習(xí)資料填空題 ：1、 Linux內(nèi)核主要是由 進程調(diào)度、內(nèi)存管理、虛擬文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口和進程間通信組成2、Linux系統(tǒng)定義了五種狀態(tài)進程狀態(tài)：就緒狀態(tài)、可中斷等待狀態(tài)、不可中斷等待狀態(tài)、停止?fàn)顟B(tài)、中止?fàn)顟B(tài)RT-Linux中的德實時任務(wù)在運行過程當(dāng)中總是處于以下三種狀態(tài)之一：等待狀態(tài) 是指正在執(zhí)行某些事件而無法等到執(zhí)行，放棄CPU而處于暫停狀態(tài)；就緒狀態(tài) 也是因為有更高優(yōu)先級的任務(wù)正在使用CPU而不能投入運行，任務(wù)處于等待CPU的狀態(tài)，處于就緒隊列中；運行狀態(tài) 是任務(wù)正在 CPU上運行。3、從 Linux 的調(diào)度來看，支持 非實時（普通）和實時兩種進程4、考慮到中斷處理的效率，L

2、inux 的中斷處理程序分為兩個部分：上半部（ top half）和下半部 (bottom half)5、由外部設(shè)備引發(fā)的中斷叫外部中斷 ，處理器響應(yīng)中斷請求而執(zhí)行的程序模塊叫中斷服務(wù)例程6、交換機制 ：將不用或暫不用的頁框中的頁移出，裝上新的頁面7、 linux三級分頁結(jié)構(gòu)： 頁目錄、中間頁目錄、頁表8、進程的通信與同步機制有管道、信號、消息隊列、共享內(nèi)存和信號量集等9、 Linux的管道有： 匿名管道和命名管道10、從信號的可靠性方面，信號可以分為：可靠信號和不可靠信號11、 linux設(shè)備驅(qū)動注冊的基本參數(shù)有 設(shè)備名稱，設(shè)備驅(qū)動的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、設(shè)備號和次設(shè)備號12、lsmod 把現(xiàn)在 ker

3、nel 中已經(jīng)安裝的modules 列出來；insmod 把某個 module 安裝到 kernel13、嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用 為中心， 以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。14、嵌入式系統(tǒng)的組成部分是嵌入式系統(tǒng)硬件平臺、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。其中，嵌入式系統(tǒng)硬件平臺為各種嵌入式器件、設(shè)備（如ARM、PowerPC、Xscale 、MIPS等）16、嵌入式操作系統(tǒng)是指在嵌入式硬件平臺上運行的操作系統(tǒng)，目前主流的嵌入式操作系統(tǒng)有嵌入式 Linux 、CLinux 、 WinCE、C/OS-、 VxWorks 等1

4、7、 RTOS有 QNX， pSOS，vxworks ， RT-Linux 等18、 Linux 用戶進程： 進程控制塊、系統(tǒng)堆棧、用戶堆棧、程序代碼及數(shù)據(jù)段組成；Linux 可以管理 512 個進程，進程調(diào)度的police 域有：SCHED_OTHER;SCHED_FIFO;SCHED_RRLinux 的進程控制相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)有：fork,exit,vfork,wait,execve等19、Linux 虛擬文件 系統(tǒng)維護描述整個虛擬文件系統(tǒng) 以及實際已掛裝的文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)20、嵌入式 Linux 系統(tǒng)中常見的文件系統(tǒng)有： yaffs, jsffs, cramfs等21、文件系統(tǒng)的安裝

5、必須調(diào)用mount 命令，把其他子系統(tǒng)安裝到已經(jīng)存在于文件系統(tǒng)的空閑節(jié)點上。文件系統(tǒng)類型的注冊函數(shù)為register filesystem，超級用戶卸載文件系統(tǒng)使用umount 命令22、Linux 實時改造后的系統(tǒng)實時性較好，典型代表有： Kurt-Linux，RED-Linux ，RT-Linux 、RTAI 和 Xenomai 等。23、在基于 Adeos 的系統(tǒng)中，存在著A、 B、 C、 D 四種類型的交互。Linux 內(nèi)核負責(zé)非實時任務(wù)的調(diào)度， xenomai 實現(xiàn)更小的調(diào)度延時。另外，xenomai 域的優(yōu)先級高于 Linux 域。Xenomai 除了在內(nèi)核層利用Adeos 實現(xiàn)了

6、 硬件時 實時外，它在 用戶空間 也有很好的實時性。簡答題：1、 Slab分配器思想（1）小對象的申請和釋放通過slab分配器來管理。（2）slab分配器有一組高速緩存，每個高速緩存保存同一種對象類型，如 i 節(jié)點緩存、 PCB緩存等。（3）內(nèi)核從它們各自的緩存種分配和釋放對象。系統(tǒng)分配對象時就從slab中取得。 首先從這個 cache 中部分滿的slab中分配，如果沒有這樣的slab,便從空的slab中分配，如果也沒有，就創(chuàng)建一個新的slab來分配即可。由于每個對象在釋放時幾乎處于分配好并且初始化好的狀態(tài)，還可以節(jié)省不少初始化的時間。（ 4）每種對象的緩存區(qū)由一連串 slab 構(gòu)成，每個 s

7、lab 由一個或者多個連續(xù)的物理頁面組成。這些頁面種包含了已分配的緩存對象，也包含了空閑對象。2、 Linux 系統(tǒng)進程調(diào)度的總體思想。實時進程優(yōu)先于普通進程，實時進程以進程的緊急程度為優(yōu)先順序，普通進程以進程平等占用 CPU時間為基本調(diào)度原則。3、 Linux內(nèi)核的主要組成部分Linux 內(nèi)核主要是由進程調(diào)度、內(nèi)存管理、 虛擬文件系統(tǒng)、 網(wǎng)絡(luò)接口和進程間通信五個組成。(1)進程調(diào)度負責(zé)控制進程對CPU的訪問，調(diào)度程序使用一種策略確保所有的進程都能公平的訪問 CPU，并且確保內(nèi)核在任意時刻能執(zhí)行必要的硬件操作。(2) 內(nèi)存管理負責(zé)管理系統(tǒng)的物理內(nèi)存，實現(xiàn)多進程安全享享計算機的內(nèi)存。(3) 虛擬

8、文件系統(tǒng)通過將各種設(shè)備抽象為一種公共接口，從而屏蔽了各種硬件設(shè)備的細節(jié)。虛擬文件系統(tǒng)可以分為邏輯文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動程序兩部分。(4) 網(wǎng)絡(luò)接口提供了對各種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的存取和各種網(wǎng)絡(luò)硬件的支持，實現(xiàn)了對各種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)硬件的訪問。 網(wǎng)絡(luò)接口可分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部分負責(zé)實現(xiàn)每一種可能的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序負責(zé)與硬件設(shè)備通訊， 每一種可能的硬件設(shè)備都有相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序。(5) 進程間通信子系統(tǒng)實現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部進程間的多種通信機制。這五個子系統(tǒng)互相依賴， 但相對來說進程調(diào)度處在比較重要的地位。 其他子系統(tǒng)需要掛起和恢復(fù)進程的運行都必須依靠進程調(diào)度子系統(tǒng)的參與。4、基于虛擬

9、內(nèi)存技術(shù)的程序執(zhí)行兩次映射：1. 應(yīng)用程序向虛擬內(nèi)存映射： 用虛擬地址為程序編址， 映射到虛擬內(nèi)存空間； 確定其代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段的地址空間，系統(tǒng)以邏輯地址訪問虛擬內(nèi)存中的某個程序段；2. 把要運行的程序段復(fù)制到物理內(nèi)存， 映射到物理內(nèi)存空間， 確定程序的物理地址。 虛擬內(nèi)存邏輯地址與物理地址的對應(yīng)記錄表；系統(tǒng)自物理內(nèi)存地址讀取所需數(shù)據(jù)。5、 Buddy 算法 - 伙伴算法Linux 對空閑內(nèi)存空間管理采用Buddy 算法Buddy算法。(1)把內(nèi)存中所有頁面按照2n 劃分，其中n=05，每個內(nèi)存空間按1 個頁面、2 個頁面、4個頁面、 8 個頁面、 16 個頁面、 32 個頁面進行六次劃

10、分。劃分后形成了大小不等的存儲塊，稱為頁面塊，簡稱頁塊。包含 1 個頁面的頁塊稱為1 頁塊，包含2 個頁面的稱為2 頁塊， 依此類推。每種頁塊按前后順序兩兩結(jié)合成一對Buddy“伙伴”。(2)每個頁塊組用一個雙向循環(huán)鏈表進行管理，共有個鏈表，分別為1、2、 4、 8、16、32 頁塊鏈表。分別掛到free_area數(shù)組上。(3)內(nèi)存分配時，系統(tǒng)按照Buddy 算法，根據(jù)請求的頁面數(shù)在free_area對應(yīng)的空閑頁塊組中搜索。 若請求頁面數(shù)不是2 的整數(shù)次冪， 則按照稍大于請求數(shù)的2 的整數(shù)次冪的值搜索相應(yīng)的頁面塊組。 當(dāng)相應(yīng)頁塊組中沒有可使用的空閑頁面塊時就查詢更大一些的頁塊組，在找到可用的空

11、閑頁面塊后，分配所需頁面。(4) 當(dāng)某一空閑頁面塊被分配后， 若仍有剩余的空閑頁面， 則根據(jù)剩余頁面的大小把它們加入到相應(yīng)頁塊組中。(5) 內(nèi)存頁面釋放時， 系統(tǒng)將其做為空閑頁面看待。 檢查是否存在與這些頁面相鄰的其它空閑頁塊，若存在，則合為一個連續(xù)的空閑區(qū)按Buddy 算法重新分組。6、針對 Linux 內(nèi)核，如下機制嚴(yán)重地影響了實時性：Linux 調(diào)度及其搶占第一， 雖然 Linux2.6中代碼被設(shè)置了搶占點，內(nèi)核已經(jīng)可以搶占，因而實時性得到了加強。但是內(nèi)核中仍有大量的不可搶占區(qū)域， 如由自旋鎖 （ spinlock ）保護的臨界區(qū)，以及一些顯式使用 preempt_disable 失效搶

12、占的臨界區(qū)。 還包括核心進程是不能被搶先的， 即如果有 Linux 的核心態(tài)進程在運行時，其他進程不管其優(yōu)先級多高都必須等待。Linux 的中斷中斷總是最高優(yōu)先級的，在系統(tǒng)調(diào)用中為了保護臨界區(qū)資源，Linux會長時間關(guān)掉中斷。Linux 在一些同步操作中使用了中斷關(guān)閉指令，中斷關(guān)閉將增大中斷延遲，降低系統(tǒng)的實時性。這種情況在實時系統(tǒng)中是不允許發(fā)生的。連續(xù)的低優(yōu)先的中斷可能持續(xù)占有CPU，而高優(yōu)先的某些進程則無法獲得CPU。在 Linux 中，中斷（包括軟中斷）是最高優(yōu)先級的，不論在任何時刻，只要產(chǎn)生中斷事件，內(nèi)核將立即執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理函數(shù)以及軟中斷，等到所有掛起的中斷和軟中斷處理完畢有才執(zhí)行

13、正常的任務(wù)。 因此在標(biāo)準(zhǔn)的 Linux 系統(tǒng)上， 實時任務(wù)根本不可能得到實時性保證。例如，假設(shè)在一個標(biāo)準(zhǔn) Linux 系統(tǒng)上運行了一個實時任務(wù)（即使用了SCHED_FIFO調(diào)度策略并且設(shè)定了最高的實時優(yōu)先級） ，但是該系統(tǒng)有非常繁重的網(wǎng)絡(luò)負載和I/O 負載，那么系統(tǒng)可能一直處在中斷處理狀態(tài)而沒有機會運行任何任務(wù)，這樣實時任務(wù)將永遠無法運行，搶占延遲將是無窮大。因此，如果這種機制不改，實時Linux 將永遠無法實現(xiàn)。linux 的時鐘粒度操作系統(tǒng)必須對時間精度和時鐘中斷處理的時間開銷進行折中考慮，時間精度越高， 意味著時鐘中斷越頻繁。 Linux通過對硬件時鐘編程產(chǎn)生周期為100hz 的時鐘，中

14、斷任務(wù)調(diào)度的時間精度最高能達到 10ms。這無法滿足一些對時間精度要求苛刻的實時應(yīng)用.在 Linux 2.6 內(nèi)核中還是允許在編譯內(nèi)核時選定不同的Hz 值。在 Linux26 版本內(nèi)核中，時鐘中斷發(fā)生的頻率范圍為50 1200Hz，周期不小于0 8ms，而工業(yè)上很多的中斷周期都在幾十 us 之內(nèi)，這無法滿足一些對時間精度要求苛刻的實時應(yīng)用。Linux 的虛擬內(nèi)存Linux 采取了虛擬內(nèi)存的內(nèi)存管理方式，即 Linux 利用交換空間讓進程運行在一個比實際內(nèi)存大的虛擬內(nèi)存空間里。它使得操作花費的時間具有不可預(yù)測性在實時系統(tǒng)中是不允許的。7、 linux使用的進程間通信方式：(1) 管道（ pipe

15、 ）和有名管道（ FIFO）(2) 信號（ signal ）(3)消息隊列： msgget 可以創(chuàng)建一個新隊列或打開一個存在的隊列.msgctl類似于驅(qū)動程序中的ioctl函數(shù) ,可對消息隊列執(zhí)行多種操作.調(diào)用 msgsnd 將數(shù)據(jù)放到消息隊列中調(diào)用 msgrcv 將從消息隊列中取消息.(4) 共享內(nèi)存： linux 進程調(diào)用 shmget （ Shared Memory GET ，獲取共享內(nèi)存）來分配一個共享內(nèi)存塊。 shmat（ SHared Memory Attach ，綁定到共享內(nèi)存） 。 shmctl （ "Shared MemoryControl"，控制共享內(nèi)存

16、） 函數(shù)會返回一個共享內(nèi)存塊的相關(guān)信息。同時 shmctl允許程序修改這些信息。(5)信號量(6)套接字（ socket)8、安裝 RT-Linux1. 下載 RT-Linux2.下載完整的與的方法和步驟完整的源代碼tarRed Hat Linux 9包，存放在 usr src 目錄下。版本相應(yīng)的官方內(nèi)核，存放在usr src目錄下。3將 Linux 源代碼右鍵解壓至 usr src 目錄，解壓后會出現(xiàn) usr src 目錄； usr src4在 Shell終端中輸入命令，切換至src 目錄： #cd usr src建立指向文件夾linux的符號連接，以簡化后續(xù)命令輸入：linux5解壓至 u

17、sr src目錄，usrsrc解壓后會出現(xiàn)/src/usr/rtlinux3.1目錄下， 在 patches目錄下找到與內(nèi)核版本相對應(yīng)的 patch 文件，如，并將其拷貝至 usr src 目錄下， 為簡化后續(xù)命令輸入，可將其改名為 rtlinux-patch ；6。在 Shell終端中輸入命令，切換至linux源代碼目錄，并patch內(nèi)核： #cd usr srclinux#patch pl <. rtlinux-patch7配置內(nèi)核：#make config或make menuconfig或 make xconfig8建立依賴關(guān)系：#make dep9編 譯 內(nèi) 核 及 內(nèi) 核 模

18、塊 ， 并 進 行 安 裝 ： #make bzlmage#make modules#makemodules_install10. 安裝新內(nèi)核，將arch i386 boot目錄下剛編譯得到的bzlmage 文件拷貝至 boot目錄下，并更名至rtlinuz：#cp arch i386 boot/zlmage boot rtlinuz11配置 Grub，編輯 boot grub grub conf加上 RT Linux啟動選項12. 重新啟動計算機： #reboot 或 shutdown-r now13. 計算機重新啟動后，在 Grub 啟動菜單中選擇 "RT-Linux ”，回車后

19、進入 RT-Linux 系統(tǒng)。14. 在Shell終端中輸入命令，進入RT-Linux源代碼包所在目錄：#cd usr src rtlinux_3.115. 配置 RT-Linux ：#make config此處可按缺省配置即可。16. 建立依賴關(guān)系 ( 可選，如跳過則后面的 make 命令會自動建立依賴關(guān)系 ) ： #make dep17. 編譯 RT-Linux 內(nèi)核及實時模塊，并進行安裝：#make #make install18測試 RT-Linux 內(nèi)核及實時模塊是否能正常工作( 可選 ) ： #make regression19最后，啟動RT-Linux 內(nèi)核模塊。9、 xenom

20、ai 的補丁及配置移植步驟1、壓內(nèi)核源碼包和Xenomai 源碼包tar -jvxf xenomai-2.4.4.tar.bz2 -C /opt/EmbedSky2、內(nèi)核源碼打補丁，打上ADOES（ Adaptive Domain Environment for Operating System）補丁，使 linux內(nèi)核源碼包具有ADOES管理功能和實時為內(nèi)核功能。具體步驟如下：（1） . 到解壓好的 xenomai-2.4.4的目錄下，可以看到 scripts腳本目錄，在此目錄下有一 shell 腳本 prepare-kernel.sh使用此腳本，可實現(xiàn)相應(yīng)版本的xenomai 的補丁打到相

21、應(yīng)版本的內(nèi)核源碼包中$#cd xenomai-2.4.4$# script/prepare-kernel.sh-linux=/opt/EmbedSky/linux-2.6.25.8/-adeos=/opt/EmbedSky/xenomai-2.4.4/ksrc/arch/arm/patches/adeos-ipipe-2.6.25-arm-1.9-02.patch -arch=arm3、編譯 xenomai 源碼包，用于xenomai 域的程序開發(fā)及運行，即編譯出xenomai 的動態(tài)鏈接庫，在開發(fā) xenomai 程序需要鏈接的庫及頭文件應(yīng)當(dāng)被交叉編譯，方可在 arm 平臺上運行。同時，應(yīng)該

22、將編譯后的動態(tài)庫拷貝到arm 平臺上文件系統(tǒng)的/lib目錄下。具體做法，在 xenomai-2.4.4目錄下，運行 configure help 來進行配置，以下是移植時的配置$#./configure-build=i686-pc-linux-gnu-host=arm-linux-enable-arm-mach=s3c2410-prefix=/opt/EmbedSky/xenomai-2.4.4/Install-with-adeos-patch=/opt/EmbedSky/xenomai-2.4.4/ksrc/arch/arm/patches/adeos-ipipe-2.6.25-arm-1.

23、9-02.patch-enable-posix-auto-mlockall-enable-smpenable-debug該配置是將交叉編譯好的文件安裝到-prefix的目錄下，也就使在xenomai-2.4.4目錄下創(chuàng)建一個 Install的目錄，并將結(jié)果放在此目錄下。$# make$# make install4、配置和編譯內(nèi)核補丁后，到內(nèi)核源碼目錄下運行make menuconfig 命令，進入到內(nèi)核配置界面，可發(fā)現(xiàn)多了一項 Real-time sub-system ->選項，在此選項下有多個選項通過選擇相應(yīng)項，之后保存并編譯內(nèi)核鏡像（make zImage ）。則此內(nèi)核鏡像具有xe

24、nomai的為內(nèi)核補丁了。將編譯生成的動態(tài)庫拷貝到開發(fā)板的/lib 目錄下將編譯生成的測試工具拷貝到開發(fā)板的/bin目錄下即可對xenomai 進行測試5、將 xenomai 的鏡像下載到開發(fā)板中，看看是否內(nèi)被引導(dǎo)成功，并運行Linux程序。注釋題：1、 Linux 使用內(nèi)核函數(shù)goodness() 對進程進行加權(quán)處理：Staticinlinegoodness(structtask_struct*pintthis_cpu,*this_mm)Int weight;Weight=-1;If (p->policy & SCHED_YIELD)/ /*判斷如果任務(wù)的調(diào)度策略被置為stru

25、ctmm_structSCHED_YIELD的話，則置權(quán)值為 1，返回。goto out;If(p->policy=SCHED_OTHER) /* 先對普通進程進行處理（由于多數(shù)是普通進程，這樣做有利于提高系統(tǒng)效率）*/weight=p->counter;/*返回權(quán)值為進程的counter值 */If (! weight)Goto out;#Ifdef CONFIG_SMPIf (p->processor=this_cpu)Weight+=PROC_CHANGE_PENALTY;#EndifIf (p->mm=this_mm|! p->mm)Weight+=1;

26、/*對進程權(quán)值進行微調(diào)，如果進程的內(nèi)存空間使用當(dāng)前正在運行的進程的內(nèi)存空間，則權(quán)值額外加1*/Weight+=20-p->nice; /*將權(quán)值加上20 與進程優(yōu)先級nice的差。普通進程的權(quán)值主要由counter值和nice值組成*/Goto out;Weight=1000+p->rt_priority; /對實時進程進行處理，返回權(quán)值為rt_priority+1000，確保優(yōu)先級高于普通進程*/Out:return weight;2、 linux進程及管道應(yīng)用實例#include<stdio.h>#include<unistd.h>int main()i

27、nt n,fd2;/這里的fd是文件描述符的數(shù)組，用于創(chuàng)建管道做準(zhǔn)備的pid_t pid;char line100;if(pipe(fd)<0)/創(chuàng)建管道printf("pipe create error/n");if(pid=fork()<0)/fork()printf("fork error/n");else if(pid>0)/這里是父進程， 先關(guān)閉管道的讀出端，然后在管道的寫端寫入“hello world"close(fd0);write(fd1,"hello word/n",11);elseclo

28、se(fd1);/這里是子進程，先關(guān)閉管道的寫入端，然后在管道的讀出端讀出數(shù)據(jù)n= read(fd0,line,100);write(STDOUT_FILENO,line,n);exit(0);3、小任務(wù)是指對要推遲執(zhí)行的函數(shù)進行組織的一種機制。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為tasklet_struct，每個結(jié)構(gòu)代表一個獨立的小任務(wù)，其定義如下：struct tasklet_struct struct tasklet_struct *next;/*指向鏈表中的下一個結(jié)構(gòu)*/unsigned long state;/*小任務(wù)的狀態(tài)*/atomic_t count;/*引用計數(shù)器*/void (*func) (un

29、signed long);/*要調(diào)用的函數(shù)*/unsigned long data;/*傳遞給函數(shù)的參數(shù)*/ ；4、#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/init.h>void testirq_interrupt(int,void *,struct pt_regs *);static int testirq_init(void);/*/void testirq_interrupt(int irq,void *d,struct pt_regs *regs)/*clear