UNIX內(nèi)核分析2課件

UNIX內(nèi)核分析(2)參考教材：UNIX操作系統(tǒng)教程

軟中斷(1)軟中斷是Unix系統(tǒng)提供的進程間通訊的一個機構(gòu)，進程間可以利用其發(fā)送少量信息，并作適當處理；同組之間可以通過37#系統(tǒng)調(diào)用kill相互發(fā)送軟中斷信號S5提供了19種軟中斷信號，13個具有標準名字的約定，終端類型號0解釋為“沒有中斷”相關(guān)結(jié)構(gòu)：p-sig：進程接收的信號類型數(shù)u-signal[NSIG]：軟中斷處理程序入口表，20個元素軟中斷(2)發(fā)送軟中斷信號，按信號類型設置p-sig的某一位；如果接受進程睡眠在可被中斷的優(yōu)先級上，則喚醒當一個進程從核心態(tài)返回用戶態(tài)，或者進入/離開低優(yōu)先級睡眠時，核心態(tài)檢查其是否收到軟中斷信號；而僅當進程從核心態(tài)返回用戶態(tài)時，核心才處理軟中斷進程在核心態(tài)運行時，軟中斷不會立即起作用軟中斷處理入口表u-signal[NSIG]根據(jù)表項中元素不同值，有三種信號處理方式值為0：處理方式為終止本進程；值為奇數(shù)：對該信號不作處理；值為非零偶數(shù)：表示信號處理程序入口地址。u-signal[NSIG]表中各元素的值可通過48#系統(tǒng)調(diào)用signal(sig,func)預制，其處理程序是ssig()NSIG=20：0-19sig：信號類型號，保存在u-arg[0]func：對該信號的處理方式，保存在u-arg[1]對于信號SIGKIL/終止進程，func不能設置信號處理方式預制程序ssig(){registera;a=u.u-arg[0];/*取參數(shù)sigif(a<=0||a>=NISG||a==SIGKIL){u.u-error=EINVAL;/*非法參數(shù)return}u.u-ar0[R0]=u.u-signal[a]/*保存原先處理方式u.u-signal[a]=u.u-arg[1];if(u.u-procp→p-sig==a)/*如果以前已經(jīng)收到該信號u.u-procp→p-sig=0;/*處理方式已改變，清除原收到信號}signal(sig,func)用戶通過該系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)預制例如：signal(2,1);將u-signal[2]設置為1/奇數(shù)實現(xiàn)不理會2號類型軟中斷的設置

PDP-11內(nèi)存管理機構(gòu)UnixS5思想：分頁，支持內(nèi)存、外存之間的進程對換支持請求調(diào)頁的存儲管理PDP-11虛地址字字長16位，每個進程的最大程序地址空間216=64KBCPU總線尋址能力18位/256KB。其中：最高8KB固定為I/O頁，所以內(nèi)存最大容量為248KB程序16位地址稱為虛地址，64KB分成8頁，8KB/頁每頁劃分為128個字符塊，64B/塊由于程序可以小于64KB，有些頁可能局部/完全空白空白部分留作擴展使用系統(tǒng)按照實際使用頁長分配內(nèi)存虛地址字劃分結(jié)構(gòu)1514131211109876543210APFActivepagefield0-7頁BNBlocknumber0-127塊DIBDisplacementinblock0-63B內(nèi)存管理寄存器(2)頁說明寄存器PDR/上圖存取控制字段ACF(accesscontrolfield):說明對該頁的存取控制權(quán)限00：不駐在內(nèi)存01：readonly10：未用11：R/W擴展方向位：ED(extend)

如果某頁實際使用小于128塊(8KB)，則ED說明空白部分在高/低地址一側(cè)，即擴展時的擴展方向。ED=0:高地址一側(cè);ED=1:低地址一側(cè)

例如：Unix系統(tǒng)中，共享代碼段/數(shù)據(jù)段：ED=0；棧段：ED=1PLF/pagelengthfieldWEDACF0123681415內(nèi)存管理寄存器(3)存取信息位W-修改位W=1，表示修改過頁長字段PLF：說明虛頁的實際使用長度，1~128塊如果ED=0/向高地址方向擴展：則PLF=實際使用長度-1；例如：實際使用長度為128，則PLF=127如果ED=1：則PLF=128-實際使用長度；例如：實際使用長度為128，則PLF=0用補碼表示實際使用長度PLF值表示在相應擴展方向上該虛頁實際使用的最末塊塊號，便于越界檢查虛地址到物理地址轉(zhuǎn)換總線尋址能力為18位，形成256KB的物理地址1514131211109876543210APFBNDIBPAF物理塊號DIB05617011+找對應頁的PAR虛/實地址映照Unix分別用KISA(0-7)和KISD(0-7)存放核心態(tài)下進程內(nèi)存使用情況KISA類似PAR/頁地址寄存器KISD類似PDR/頁說明寄存器用戶態(tài)下現(xiàn)行進程內(nèi)存使用情況分別用UISA/UISD存放KISA/KISD(0-5)和KISA/KISD(7)在系統(tǒng)初啟后就固定，不再變化；KISA/KISD(6)總是指向當前運行進程的ppda區(qū)從KISA6指向的ppda區(qū)user結(jié)構(gòu)中可以得到u-procp，它指向當前運行進程的proc[]用戶態(tài)虛/實地址映照以前面幻燈片圖2數(shù)字為例tata+128ta+256dada+128da+256未用da+224128RO128RO64RO128RW128RW32RW0064RW/EDUISAUISDta

是進程共享正文段在內(nèi)存的起始地址da

是進程數(shù)據(jù)段在內(nèi)存的起始地址：da=p-addr+16內(nèi)存空間tappda/16塊棧段0.5頁daP-addrda+352虛/實地址映照UISA/UISD只有一組，保存當前運行進程頁表表目；其他進程頁表表目保存在user[](u-uisa/u-uisd[16])u-uisd內(nèi)容與UISD完全相同；而u-uisa內(nèi)容則略有區(qū)別，它是假設ta、p-addr皆為0而構(gòu)造的。見右u-uisa/u-uisd由estabur()創(chuàng)建u-uisa/u-uisd->UISA/UISD由sureg()完成01282561616+12816+256未用16+224u-uisa存儲資源管理存儲分配：firstfit/malloc(mp,size)mp:coremap/s存儲釋放：mfree(mp,size,釋放區(qū)起址)存儲保護虛/實映射機構(gòu)基本上使各進程相互隔離，達到保護各進程占用獨立的存儲區(qū)，且不會重疊進程在核心