linux用户态和内核态的转换

原文链接：https://www.360docs.net/doc/4f15408357.html,/question/363231653.html

当一个任务（进程）执行系统调用而执行内核代码时，称进程处于内核内核态，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。当进程执行用户代码时，称其处于用户态，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。内核态与用户态是操作系统的两种运行级别,跟intel cpu没有必然的联系，intel cpu提供Ring0-Ring3三种级别的运行模式，Ring0级别最高，Ring3最低。

Linux使用了Ring3级别运行用户态，Ring0作为内核态，没有使用Ring1和Ring2。Ring3状态不能访问Ring0的地址空间，包括代码和数据。Linux进程的4GB地址空间，3G-4G部分大家是共享的，是内核态的地址空间，这里存放在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。用户运行一个程序，该程序所创建的进程开始是运行在用户态的，如果要执行文件操作，网络数据发送等操作，必须通过write，send等系统调用，这些系统调用会调用内核中的代码来完成操作，这时，必须切换到Ring0，然后进入3GB-4GB中的内核地址空间去执行这些代码完成操作，完成后，切换回Ring3，回到用户态。这样，用户态的程序就不能随意操作内核地址空间，具有一定的安全保护作用。

保护模式，通过内存页表操作等机制，保证进程间的地址空间不会互相冲突，一个进程的操作不会修改另一个进程的地址空间中的数据。在内核态下，CPU可执行任何指令，在用户态下CPU只能执行非特权指令。当CPU处于内核态，可以随意进入用户态；而当CPU处于用户态，只能通过中断的方式进入内核态。一般程序一开始都是运行于用户态，当程序需要使用系统资源时，就必须通过调用软中断进入内核态.

使用nm查看用户态程序的符号表内容

使用System.map(内核符号表)查看内核符号表内容

1. 测试程序中打印用户态函数地址，并调用系统调用(在内核中打印系统调用函数地址)，用"用户态符号表"和"内核态符号表"示例说明内核态和用户态地址空间的差异

2. 说明内核态地址映射ioremap()；用户态地址映射mmap()

原文链接：https://www.360docs.net/doc/4f15408357.html,/view/f78b7e40be1e650e52ea998f.html

1）用户态切换到内核态的3种方式

a. 系统调用

这是用户态进程主动要求切换到内核态的一种方式，用户态进程通过系统调用申请使用操作系统提供的服务程序完成工作，比如前例中fork()实际上就是执行了一个创建新进程的系统调用。而系统调用的机制其核心还是使用了操作系统为用户特别开放的一个中断来实现，例如Linux的int 80h中断。

系统调用实质上是一个中断，而汇编指令int 就可以实现用户态向内核态切换，iret实现内核态向用户态切换

b. 异常

当CPU在执行运行在用户态下的程序时，发生了某些事先不可知的异常，这时会触发由当前运行进程切换到处理此异常的内核相关程序中，也就转到了内核态，比如缺页异常。

c. 外围设备的中断

当外围设备完成用户请求的操作后，会向CPU发出相应的中断信号，这时CPU会暂停执行下一条即将要执行的指令转而去执行与中断信号对应的处理程序，如果先前执行的指令是用户态下的程序，那么这个转换的过程自然也就发生了由用户态到内核态的切换。比如硬盘读写操作完成，系统会切换到硬盘读写的中断处理程序中执行后续操作等。

这3种方式是系统在运行时由用户态转到内核态的最主要方式，其中系统调用可以认为是用户进程主动发起的，异常和外围设备中断则是被动的。

2）具体的切换操作

从触发方式上看，可以认为存在前述3种不同的类型，但是从最终实际完成由用户态到内核态的切换操作上来说，涉及的关键步骤是完全一致的，没有任何区别，都相当于执行了一个中断响应的过程，因为系统调用实际上最终是中断机制实现的，而异常和中断的处理机制基本上也是一致的，关于它们的具体区别这里不再赘述。关于中断处理机制的细节和步骤这里也不做过多分

析，涉及到由用户态切换到内核态的步骤主要包括：

[1] 从当前进程的描述符中提取其内核栈的ss0及esp0信息。

[2] 使用ss0和esp0指向的内核栈将当前进程的cs,eip,eflags,ss,esp信息保存起来，这个过程也完成了由用户栈到内核栈的切换过程，同时保存了被暂停执行的程序的下一条指令。

[3] 将先前由中断向量检索得到的中断处理程序的cs,eip信息装入相应的寄存器，开始执行中断处理程序，这时就转到了内核态的程序执行了。

Linux内核修改与编译图文教程

Linux 内核修改与编译图文教程 1

1、实验目的针对Ubuntu10.04中，通过下载新的内核版本，并且修改新版本内核中的系统调用看，然后，在其系统中编译，加载新内核。 2、任务概述 2.1 下载新内核 https://www.360docs.net/doc/4f15408357.html,/ 2.2 修改新内核系统调用添加新的系统调用函数，用来判断输入数据的奇偶性。 2.3 进行新内核编译通过修改新版内核后，进行加载编译。最后通过编写测试程序进行测试 3、实验步骤 3.1 准备工作查看系统先前内核版本： (终端下)使用命令：uname -r 2

3.2 下载最新内核我这里使用的内核版本是 3.3 解压新版内核将新版内核复制到“/usr/src”目录下在终端下用命令：cd /usr/src进入到该文件目录解压内核：linux-2.6.36.tar.bz2，在终端进入cd /usr/src目录输入一下命令： bzip2 -d linux-2.6.36.tar.bz2 tar -xvf linux-2.6.36.tar 文件将解压到/usr/src/linux目录中 3

使用命令： ln -s linux-2.6.36 linux 在终端下输入一下命令： sudo apt-get install build-essential kernel-package libncurses5-dev fakeroot sudo aptitude install libqt3-headers libqt3-mt-dev libqt3-compat-headers libqt3-mt 4

操作系统复习题

复习题一一、选择题 1、下列选项中，不可能在用户态发生的事件是（） A.系统调用 B.外部中断 C.进程切换 D.缺页 2、中断处理和子程序调用都需要压栈以保护现场，中断处理一定会保存而子程序调用不需要保存其内容的是（） A.程序计数器 B.程序状态字寄存器 C.通用数据寄存器 D.通用地址寄存器 3、下列关于虚拟存储器的叙述中，正确的是（） A.虚拟存储只能基于连续分配技术 B.虚拟存储只能基于非连续分配技术 C.虚拟存储容量只受外存容量的限制 D.虚拟存储容量只受内存容量的限制 4、假设5个进程P0、P1、P2、P3、P4共享三类资源R1、R2、R3，这些资源总数分别为18、6、22。T0时刻的资源分配情况如下表所示，此时存在的一个安全序列是（） A. P0，P2，P4，P1，P3 B. P1，P0，P3，P4，P2 C. P2，P1，P0，P3，P4 D. P3，P4，P2，P1，P0 5、操作系统的I/O软件通常由四个层次组成，每一层明确定义了与邻近层次的接口，其合理的层次组织排列顺序是（） A.用户级I/O软件、设备无关软件、设备驱动程序、中断处理程序 B.用户级I/O软件、设备无关软件、中断处理程序、设备驱动程序 C.用户级I/O软件、设备驱动程序、设备无关软件、中断处理程序 D.用户级I/O软件、中断处理程序、设备无关软件、设备驱动程序 6、一个多道批处理系统中仅有P1和P2两个作业，P2比P1晚5ms到达，它的计算和I/O操作顺序如下： P1：计算60ms，I/O 80ms，计算20ms P2：计算120ms，I/O 40ms，计算40ms 若不考虑调度和切换时间，则完成两个作业需要的时间最少是（）

实验四Linux内核移植实验

合肥学院嵌入式系统设计实验报告（2013- 2014第二学期）专业：实验项目：实验四 Linux内核移植实验实验时间： 2014 年 5 月 12 实验成员： _____ 指导老师：干开峰电子信息与电气工程系 2014年4月制

一、实验目的 1、熟悉嵌入式Linux的内核相关代码分布情况。 2、掌握Linux内核移植过程。 3、学会编译和测试Linux内核。二、实验内容本实验了解Linux2.6.32代码结构，基于S3C2440处理器，完成Linux2.6.32内核移植，并完成编译和在目标开发板上测试通过。三、实验步骤 1、使用光盘自带源码默认配置Linux内核 ⑴在光盘linux文件夹中找到linux-2.6.32.2-mini2440.tar.gz源码文件。输入命令：#tar –jxvf linux-2.6.32.2-mini2440-20110413.tar对其进行解压。 ⑵执行以下命令来使用缺省配置文件config_x35 输入命令#cp config_mini2440_x35 .config；（注意：x35后面有个空格，然后有个“.”开头的 config ）然后执行“make menuconfig”命令，但是会出现出现缺少ncurses libraries的错误，如下图所示：解决办法：输入sudo apt-get install libncurses5-dev 命令进行在线安装ncurses libraries服务。

安装好之后在make menuconfig一下就会出现如下图所示。 ⑶配置内核界面，不用做任何更改，在主菜单里选择退出，并选“Yes”保存设置返回到刚命令行界面，生成相应配置的头文件。编译内核： #make clean #make zImage 在执行#make zImage命令时会出现如下错误：错误：arch/arm/mach-s3c2440/mach-mini2440.c:156: error: unknown field 'sets' specified in initializer 通过网上查找资料于是在自己的mach－mini2440.c中加入 #include

基于32位ARM920T内核的微处理器的嵌入式Linux系统构建详解

基于32位ARM920T内核的微处理器的嵌入式Linux系统构建详解目前，在嵌入式系统中基于ARM微核的嵌入式处理器已经成为市场主流。随着ARM技术的广泛应用，建立面向ARM构架的嵌入式操作系统成为当前研究的热点问题。已经涌现出许多嵌入式操作系统，如VxWork，windows-CE，PalmOS，Linux等。在众多的嵌入式操作系统中，Linux以其开源代码及免费使用倍受开发人员的喜爱。本文选用的微处理器S3C2410是基于32位ARM920T内核的微处理器，基于此处理器构造一Linux 嵌入式操作系统，将其移植到基于32位的ARM920T内核的系统中，在此基础上进行应用程序开发。 l、开发环境介绍 1.1、基于S3C2410ARM920T的硬件平台该系统的硬件平台为深圳旋极公司提供，硬件的核心部件为三星$3C2410ARM920T芯片，外围还包括：64MNANDFLASH和RAM外围存储芯片；串口、网口和USB外围接口；CSTNLCD和触摸屏外围显示设备；UDAl34lTS的外围音频设备。S3C2410处理器和外围设备共同构成了基于ARM920T的开发板。 1.2、嵌入式Limlx软件系统该嵌入式Linux的软件系统包括以下4个部分：引导加载程序vivi；Linux2．6．14内核；YAFFS2文件系统以及用户程序。他们的可执行映像依次存放在系统存储设备上．与通常的嵌入式系统布局有所不同，本系统在引导加载程序和内核映像之间还增加了一个启动参数区，在这个区里存放着系统启动参数。引导加载程序通过调用这些参数来决定启动模式、启动等待时间等，这些启动参数的增加加强了系统的灵活性。本系统采用64MNANDFLASH的存储设备。 2、嵌入式Linux系统设计与实现 2.1、引导加载程序vivi

用户态至内核态的通讯

Proc fs /proc目录是系统模拟出来的一个文件系统，本身并不存在于磁盘上，其中的文件都表示内核参数的信息 /proc 在linux系统中非常多地应用. 很多现代 Linux 发布中的工具, 例如 ps, top, 以及 uptime, 从 /proc 中获取它们的信息. 一些设备驱动也通过 /proc 输出信息. Netlink Netlink相对于其他的通信机制具有以下优点： 1.使用Netlink通过自定义一种新的协议并加入协议族即可通过socket API使用 Netlink协议完成数据交换，而ioctl和proc文件系统均需要通过程序加入相应的设备或文件。 https://www.360docs.net/doc/4f15408357.html,link使用socket缓存队列，是一种异步通信机制，而ioctl是同步通信机制，如果传输的数据量较大，会影响系统性能。 https://www.360docs.net/doc/4f15408357.html,link支持多播，属于一个Netlink组的模块和进程都能获得该多播消息。 https://www.360docs.net/doc/4f15408357.html,link允许内核发起会话，而ioctl和系统调用只能由用户空间进程发起。 Syscall syscall的范围就广了，通过注册字符设备可以使用mmap和ioctl等来进行操作，要注意的是在内核态ioctl已经被废弃，现在应该使用unlocked_ioctl，需要自己来加锁。用户态通过系统暴露出来的系统调用来进行操作，如mmap，ioctl，open，close，read，write，内核态通过建立共享内存remap_pfn_range或者copy_to_user, copy_from_user 来进行操作。 IOCTL 内核和用户空间进行通信，大概有如下几种方式可以考虑：采用内存映射的方式，将内核地址映射到用户态。这种方式最直接，可以适用大量的数据传输机制。这种方式的缺点是很难进行“业务控制”，没有一种可靠的机制保障内核和用户态的调动同步，比如信号量等都不能跨内核、用户层使用。因此内存映射机制一般需要配合一种“消息机制”来控制数据的读取，比如采用“消息”类型的短数据通道来完成一个可靠的数据读取功能。 ioctl机制，ioctl机制可以在驱动中扩展特定的ioctl消息，用于将一些状态从内核反应到用户态。Ioctl有很好的数据同步保护机制，不要担心内核和用户层的数据访问冲突，但是ioctl不适合传输大量的数据，通过和内存映射结合可以很好的完成大量数据交换过程。但是，ioctl的发起方一定是在用户态，因此如果需要内核态主动发起一个通知消息给用户层，则非常的麻烦。可能需要用户态程序采用轮询机制不停的ioctl。

如何自行编译一个Linux内核的详细资料概述

如何自行编译一个Linux内核的详细资料概述曾经有一段时间，升级Linux 内核让很多用户打心里有所畏惧。在那个时候，升级内核包含了很多步骤，也需要很多时间。现在，内核的安装可以轻易地通过像 apt 这样的包管理器来处理。通过添加特定的仓库，你能很轻易地安装实验版本的或者指定版本的内核（比如针对音频产品的实时内核）。考虑一下，既然升级内核如此容易，为什么你不愿意自行编译一个呢？这里列举一些可能的原因：你想要简单了解编译内核的过程你需要启用或者禁用内核中特定的选项，因为它们没有出现在标准选项里你想要启用标准内核中可能没有添加的硬件支持你使用的发行版需要你编译内核你是一个学生，而编译内核是你的任务不管出于什么原因，懂得如何编译内核是非常有用的，而且可以被视作一个通行权。当我第一次编译一个新的Linux 内核（那是很久以前了），然后尝试从它启动，我从中（系统马上就崩溃了，然后不断地尝试和失败）感受到一种特定的兴奋。既然这样，让我们来实验一下编译内核的过程。我将使用Ubuntu 16.04 Server 来进行演示。在运行了一次常规的 sudo apt upgrade 之后，当前安装的内核版本是 4.4.0-121。我想要升级内核版本到 4.17，让我们小心地开始吧。有一个警告：强烈建议你在虚拟机里实验这个过程。基于虚拟机，你总能创建一个快照，然后轻松地从任何问题中回退出来。不要在产品机器上使用这种方式升级内核，除非你知道你在做什么。下载内核我们要做的第一件事是下载内核源码。在 Kernel 找到你要下载的所需内核的URL。找到URL 之后，使用如下命令（我以 4.17 RC2 内核为例）来下载源码文件: wget https://git.kernel/torvalds/t/linux-4.17-rc2.tar.gz

嵌入式Linux内核移植详解(顶嵌)

内核移植阶段内核是操作系统最基本的部分。它是为众多应用程序提供对计算机硬件的安全访问的一部分软件，这种访问是有限的，并且内核决定一个程序在什么时候对某部分硬件操作多长时间。直接对硬件操作是非常复杂的，所以内核通常提供一种硬件抽象的方法来完成这些操作。硬件抽象隐藏了复杂性，为应用软件和硬件提供了一套简洁，统一的接口，使程序设计更为简单。内核和用户界面共同为用户提供了操作计算机的方便方式。也就是我们在windows下看到的操作系统了。由于内核的源码提供了非常广泛的硬件支持，通用性很好，所以移植起来就方便了许多，我们需要做的就是针对我们要移植的对象，对内核源码进行相应的配置，如果出现内核源码中不支持的硬件这时就需要我们自己添加相应的驱动程序了。一.移植准备 1. 目标板我们还是选用之前bootloader移植选用的开发板参数请参考上文的地址： https://www.360docs.net/doc/4f15408357.html,/thread-80832-5-1.html。bootloader移植准备。 2. 内核源码这里我们选用比较新的内核源码版本linux-2.6.25.8，他的下载地址是 ftp://https://www.360docs.net/doc/4f15408357.html,/pub/linux/kernel/v2.6/linux-2.6.25.8.tar.bz2。 3. 烧写工具我们选用网口进行烧写这就需要内核在才裁剪的时候要对网卡进行支持 4. 知识储备要进行内核裁剪不可缺少的是要对内核源码的目录结构有一定的了解这里进行简单介绍。（1）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。（2）block/:部分块设备驱动程序。（3）crypto:常用加密和散列算法（如AES、SHA等），还有一些压缩和CRC校验算法。 (4) documentation/:文档目录,没有内核代码，只是一套有用的文档。 (5) drivers/:放置系统所有的设备驱动程序；每种驱动程序又各占用一个子目录：如，/block 下为块设备驱动程序，比如ide（ide.c）。 (6)fs/:所有的文件系统代码和各种类型的文件操作代码，它的每一个子目录支持一个文件系统, 例如fat和ext2。

内核复习提纲

?内核空间 ◆对于提供保护机制的现代系统来说，内核独立于普通应用程序，它一般处于系统态，拥有受保护的内存空间和访问硬件设备的所有权限。这种系统态和被保护起来的内存空间，统称为内核空间。 ?用户空间 ◆应用程序在用户空间执行。它们只能看到允许它们使用的部分系统资源，并且不能使用某些特定的系统功能，不能直接访问硬件，还有其他一些使用限制。当内核运行的时候，系统以内核态进入内核空间，相反，普通用户程序以用户态进入用户空间 ?进程上下文 ◆当一个应用程序请求执行一条系统调用，我们说内核正在代其执行。进一步解释，应用程序被称为通过系统调用在内核空间运行，而内核被称为运行于进程上下文中。这种交互关系——应用程序通过系统调用陷入内核——是应用程序完成其工作的基本行为方式。 ?中断上下文 ◆许多操作系统的中断服务程序都不在进程上下文中执行。它们在一个与所有进程都无关的、专门的中断上下文中运行。 ◆这些上下文代表着内核活动的范围。概括为下列三者之一： ?运行于内核空间，处于进程上下文，代表某个特定的进程执行。 ?运行干内核空间，处于中断上下文，与任何进程无关，处理某个特定的中断。 ?运行于用户空间，执行用户进程。配置编译内核： $ tar zxvf linux-4.4.19.tar.gz 在编译内核之前，首先你必须配置它。由于内核提供了数不胜数的功能，支持了难以计数的硬件，因而有许多东西需要配置。这些配置项要么是二选一，要么是三选一。配置选项也可以是字符串或整数。 ?内核提供了各种不同的工具来简化内核配置。 ◆最简单的一种是一个基于文本的命令行工具：$make config ?该工具会挨个遍历所有配置项，要求用户选择yes、no或是module(如果是三选一的话)。 ◆用基于ncurse库的图形界面工具：$make menuconfig ◆用基于x11的图形工具：$make xconfig

嵌入式Linux系统内核的配置、编译和烧写

实验二嵌入式Linux系统内核的配置、编译和烧写 1.实验目的 1)掌握交叉编译的基本概念； 2)掌握配置和编译嵌入式Linux操作系统内核的方法； 3)掌握嵌入式系统的基本架构。 2.实验环境 1)装有Windows系统的计算机； 2)计算机上装有Linux虚拟机软件； 3)嵌入式系统实验箱及相关软硬件（各种线缆、交叉编译工具链等等）。 3.预备知识 1)嵌入式Linux内核的配置和裁剪方法； 2)交叉编译的基本概念及编译嵌入式Linux内核的方法； 3)嵌入式系统的基本架构。 4.实验内容和步骤 4.1 内核的配置和编译——配置内核的MMC支持 1)由于建立交叉编译器的过程很复杂，且涉及汇编等复杂的指令，在这里我们提供一个制作好的编译器。建立好交叉编译器之后，我们需要完成内核的编译，首先我们要有一个完整的Linux内核源文件包，目前流行的源代码版本有Linux 2.4和Linux 2.6内核，我们使用的是Linux 2.6内核； 2)实验步骤： [1]以root用户登录Linux虚拟机，建立一个自己的工作路径（如用命令 “mkdir ‐p /home/user/build”建立工作路径，以下均采用工作路径 /home/user/build），然后将“cross‐3.3.2.tar.bz2、dma‐linux‐2.6.9.tar.gz、 dma‐rootfs.tar.gz”拷贝到工作路径中（利用Windows与虚拟机Linux 之间的共享目录作为中转），并进入工作目录； [2]解压cross‐3.3.2.tar.bz2到当前路径：“tar ‐jxvf cross‐3.3.2.tar.bz2”； [3]解压完成后，把刚刚解压后在当前路径下生成的“3.3.2”文件夹移动到“/usr/local/arm/”路径下，如果在“/usr/local/”目录下没有“arm” 文件夹，用户创建即可； [4]解压“dma‐linux‐2.6.9.tar.gz”到当前路径下：

02--基于ARM9的Linux2.6内核移植

基于ARM9的Linux2.6内核移植姓名系别、专业导师姓名、职称完成时间

目录摘要................................................... I ABSTARCT................................................ II 1 绪论.. (1) 1.1课题研究的背景、目的和意义 (1) 1.2嵌入式系统现状及发展趋势 (1) 1.3论文的主要工作 (4) 2 嵌入式 Linux系统构成和软件开发环境 (5) 2.1嵌入式Linux系统的体系结构 (5) 2.2嵌入式Linux系统硬件平台 (5) 2.3嵌入式Linux开发软件平台建立 (7) 2.4本章小结 (11) 3 嵌入式Linux的引导BootLoader程序 (12) 3.1 BootLoader概述 (12) 3.2 NAND Flash和NOR Flash的区别 (13) 3.3本章小结 (19) 4 Linux内核的编译、移植 (20) 4.1 Linux2.6内核的新特性简介 (20) 4.2 Linux内核启动流程 (20) 4.3内核移植的实现 (21) 4.4 MTD内核分区 (23) 4.5配置、编译内核 (24) 4.6本章小结 (26) 5 文件系统制作 (27) 5.1 yaffs文件系统简介 (27) 5.2 内核支持YAFFS文件系统 (27) 5.3本章小结 (30) 6测试 (31) 6.1简单测试方法的介绍 (31) 6.2编写简单C程序测试移植的系统 (31) 6.3在开发板执行测试程序 (32)

linux-0.11内核文件结构图

Linux内核文件结构图 Linux ｜－boot 系统引导汇编程序｜－bootsect.s 磁盘引导程序,编译后会驻留在磁盘的第一扇区中。｜－setup.s 主要用于读取机器的硬件配置参数，并把内核模块system移动到适当的内存位置处。｜－head.s 程序会被编译连接在system模块的最前部分，主要进行硬件设备的探测设置和内存管理页面的初始设置工作。｜－fs 文件系统｜－bitmap.c 用于处理文件系统中i节点和逻辑数据块的位图。｜－block_dev.c 包含块数据读和写函数。｜－buffer.c主要用于对内存高速缓冲区进行处理。｜－char_dev.c 主要包含字符设备读写函数re_char()。｜－exec.c 主要包含一个执行程序函数do_execve（），它是所有exec（）函数簇中的主要函数。｜－fcntl.c 用于实现文件I/O控制的系统调用函数。｜－file_dev.c 包含基于i节点和描述符结构的文件读写函数。｜－file_table.c 定义了一个文件句柄（描述符）结构数组。｜－inode.c 包含针对文件系统i节点操作的函数。｜－ioctl.c 将引用kernel/chr_drv/tty.c中的函数，实现字符设备的io控制功能。｜－Makefile ｜－namei.c 主要包括文件系统中目录名和文件名的操作函数和系统调用函数。｜－open.c 主要包含实现修改文件属性和创建与关闭文件的系统调用函数。｜－pipe.c 包含管道读写函数和创建管道的系统调用。｜－read_write.c 用于实现文件读/写和定位三个系统调用函数。｜－stat.c 实现了两个获取文件状态的系统调用函数。｜－super.c 包含对文件系统超级块的处理函数。｜－truncate.c 用于在删除文件时释放文件所占用的设备数据空间。｜－include 头文件（*.h）对所有头文件进行了详细说明，基本上对每一个定义、每一个变量或数据结构都进行了详细注释。（主目录下的头文件主要是供内核和用户程序使用）｜－asm 与CPU体系结构相关的部分（主要用于存放于计算机硬件体系结构密切相关的头文件）。｜－io.h 文件中定义了对硬件IO端口访问的嵌入式汇编宏函数：outb()，inb()以及outb_p()和inb_p()。｜－memory.h 含有一个内存复制嵌入式汇编宏mencpy()。｜－segment.h文件中定义了一些访问Intel CPU中段寄存器或与段寄存器有关的内存操作函数。｜－system.h 文件中定义了设置或修改描述符/中断门等的嵌入式汇编宏。｜－linux Linux内核专用部分（用存放Linux内核专用的头文件）。｜－config.h 定义使用的键盘语言类型和硬盘类型可选项。｜－fdreg.h 用以说明软盘系统常用到的一些参数以及所使用的I/O端口。｜－fs.h 文件是文件系统头文件，主要描述了文件操作的一些常量、高速缓冲块结构以及MINIX 文件系统1.0版的结构。｜－hdreg.h主要定义了对硬盘控制器进行编程的一些命令常量符号。其中包括控制器端口、硬盘状态寄存器各位的状态、控制器命令以及出错状态常量符号。另外还给出了硬盘分

linux、内核源码、内核编译与配置、内核模块开发、内核启动流程

linux、内核源码、内核编译与配置、内核模块开发、内核启动流程（转） linux是如何组成的？答：linux是由用户空间和内核空间组成的为什么要划分用户空间和内核空间？答：有关CPU体系结构，各处理器可以有多种模式，而LInux这样的划分是考虑到系统的安全性，比如X86可以有4种模式RING0~RING3 RING0特权模式给LINUX内核空间RING3给用户空间 linux内核是如何组成的？答：linux内核由SCI（System Call Interface）系统调用接口、PM（Process Management）进程管理、MM（Memory Management）内存管理、Arch、 VFS（Virtual File Systerm）虚拟文件系统、NS（Network Stack）网络协议栈、DD（Device Drivers）设备驱动 linux 内核源代码 linux内核源代码是如何组成或目录结构？答：arc目录存放一些与CPU体系结构相关的代码其中第个CPU子目录以分解boot,mm,kerner等子目录 block目录部分块设备驱动代码 crypto目录加密、压缩、CRC校验算法 documentation 内核文档 drivers 设备驱动 fs 存放各种文件系统的实现代码 include 内核所需要的头文件。与平台无关的头文件入在include/linux子目录下，与平台相关的头文件则放在相应的子目录中 init 内核初始化代码 ipc 进程间通信的实现代码 kernel Linux大多数关键的核心功能者是在这个目录实现（程序调度，进程控制，模块化） lib 库文件代码 mm 与平台无关的内存管理，与平台相关的放在相应的arch/CPU目录net 各种网络协议的实现代码，注意而不是驱动 samples 内核编程的范例 scripts 配置内核的脚本 security SElinux的模块 sound 音频设备的驱动程序 usr cpip命令实现程序 virt 内核虚拟机内核配置与编译一、清除 make clean 删除编译文件但保留配置文件

操作系统题库

《操作系统》题库【注】本题库按照讲课内容的顺序进行组织，仅供15软件《操作系统》课程期末复习使用。复习时可先理解每一讲PPT的内容以及教材相应的章节，然后通过做题巩固所学知识。期末考试涉及的知识点大部分已覆盖，但并不意味着考题一定会从此题库中出，出题的形式肯定会有变化。 1. 概述（1）操作系统属于____。 A. 硬件 B. 系统软件 C. 通用库 D. 应用软件【注】操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，例如Windows，Linux，Android，iOS等。应用软件一般是基于操作系统提供的接口，为针对使用者的某种应用目的所撰写的软件，例如Office Word，浏览器，手机游戏等。而通用库，一般是指为了便于程序开发，对常用的程序功能封装后被调用的程序。（2）以下哪个不能用于描述操作系统？ A. 使计算机方便使用 B. 可以管理计算机硬件 C. 可以控制应用软件的执行 D. 负责生成应用软件【注】操作系统负责管理计算机的硬件资源，使得用户不需要关心硬件的工作过程，极大地方便了计算机的使用。我们日常使用计算机，往往已经在使用了特定的操作系统，例如Windows，而在操作系统上，会同时运行多个应用软件，例如浏览器，音乐播放器等，为了让一个或者多个软件能够正常使用有限的硬件资源，操作系统需要管理应用程序的执行过程。一般来说，像浏览器，音乐播放器，和其他应用软件，都是由特定的个人和团队开发的，操作系统不负责生成应用软件。（3）以下不属于操作系统的功能是____。 A. 进程调度 B. 内存管理 C. 视频编辑 D. 设备驱动【注】视频编辑是一个特定的功能，不是系统范围内的共性需求，具体完成这个功能的是视频编辑应用软件。（4）操作系统中的多道程序设计方式用于提高____。 A. 稳定性 B. 效率 C. 兼容性 D. 可靠性

LINUX内核源文件介绍以及头文件介绍

linux内核编译和生成makefile文件实验报告

操作系统实验报告姓名：学号：一、实验题目 1.编译linux内核 2.使用autoconf和automake工具为project工程自动生成Makefile，并测试 3.在内核中添加一个模块二、实验目的 1.了解一些命令提示符，也里了解一些linux系统的操作。 2.练习使用autoconf和automake工具自动生成Makefile，使同学们了解Makefile的生成原理，熟悉linux编程开发环境三、实验要求 1使用静态库编译链接swap.c，同时使用动态库编译链接myadd.c。可运行程序生成在src/main目录下。 2要求独立完成，按时提交四、设计思路和流程图（如：包括主要数据结构及其说明、测试数据的设计及测试结果分析） 1.Makefile的流程图： 2.内核的编译基本操作 1.在ubuntu环境下获取内核源码 2.解压内核源码用命令符：tar xvf linux- 3.18.12.tar.xz 3.配置内核特性：make allnoconfig 4.编译内核：make 5.安装内核：make install

6.测试：cat/boot/grub/grub.conf 7.重启系统：sudo reboot,看是否成功的安装上了内核 8.详情及结构见附录 3.生成makefile文件： 1.用老师给的projec里的main.c函数。 2．需要使用automake和autoconf两个工具，所以用命令符：sudo apt-get install autoconf 进行安装。 3．进入主函数所在目录执行命令：autoscan,这时会在目录下生成两个文件 autoscan.log和configure.scan，将configure.Scan改名为configure.ac，同时用gedit打开，打开后文件修改后的如下： # -*- Autoconf -*- # Process this file with autoconf to produce a configure script. AC_PREREQ([2.69]) AC_INIT([FULL-PACKAGE-NAME], [VERSION], [BUG-REPORT-ADDRESS]) AC_CONFIG_SRCDIR([main.c]) AC_CONFIG_HEADERS([config.h]) AM_INIT_AUTOMAKE(main,1.0) # Checks for programs. AC_PROG_CC # Checks for libraries. # Checks for header files. # Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics. # Checks for library functions. AC_OUTPUT(Makefile) 4.新建Makefile文件，如下： AUTOMAKE_OPTIONS=foreign bin_PROGRAMS=main first_SOURCES=main.c 5．运行命令aclocal 命令成功之后，在目录下会产生aclocal.m4和autom4te.cache两个文件。 6.运行命令autoheader 命令成功之后，会在目录下产生config.h.in这个新文件。 7.运行命令autoconf 命令成功之后，会在目录下产生configure这个新文件。 8.运行命令automake --add-missing输出结果为： Configure.ac:11:installing./compile’ Configure.ac:8:installing ‘.install-sh’ Configure.ac:8:installing ‘./missing’ Makefile.am:installing ‘./decomp’ 9. 命令成功之后，会在目录下产生depcomp，install-sh和missing这三个新文件和执行下一步的Makefile.in文件。 10.运行命令./configure就可以自动生成Makefile。 4.添加内核模块

计算机操作系统实验_运行用户态程序

西北工业大学操作系统实验实验报告一、实验目的掌握在GeekOS系统用户态模式下加载并运行可执行程序的方法。二、实验要求 1. 按照实验讲义P127页中的设计要求，实现在用户态模式下加载并运行可执行程序的代码，给出关键函数的代码以及实验结果。三、实验过程及结果答：核心函数代码如下： ================== user.c =============== //产生一个进程（用户态） int Spawn(const char *program, const char *command, struct Kernel_Thread **pThread) { //TODO("Spawn a process by reading an executable from a filesystem"); int rc; char *exeFileData = 0; ulong_t exeFileLength; struct User_Context *userContext = 0; struct Kernel_Thread *process = 0; struct Exe_Format exeFormat; if ((rc = Read_Fully(program, (void**) &exeFileData, &exeFileLength)) != 0 ) { Print("Failed to Read File %s!\n", program); goto fail; } if((rc = Parse_ELF_Executable(exeFileData, exeFileLength, &exeFormat)) != 0 ) { Print("Failed to Parse ELF File!\n"); goto fail; } if((rc = Load_User_Program(exeFileData, exeFileLength, &exeFormat, command, &userContext)) != 0) { Print("Failed to Load User Program!\n"); goto fail; } //在堆分配方式下释放内存并再次初始化exeFileData Free(exeFileData); exeFileData = 0;

Linux内核移植开发手册

江苏中科龙梦科技有限公司 Linux内核移植开发手册修订记录项次修订日期版本修订內容修订者审核 1 2009‐02‐04 0.1 初版发行陶宏亮，胡洪兵 2 2009‐11‐20 0.2 删除一些多余文字陶宏亮，胡洪兵

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Linux内核模式

Linux内核模式 Linux内核模式 Linux内核模式目前，操作系统内核的结构模式主要可分为整体式的单内核模式和层次式的微内核模式。而Linux0.11是采用了单内核模式。单内核模式的主要优点是内核代码结构紧凑，执行速度快，不足之处主要是层次结构性不强。在单内核模式的系统中，操作系统所提供服务的流程为：应用主程序使用指定的参数值执行系统调用指令(init x80)，使CPU从用户态(User Mode)切换到核心态(Kernel Model)，然后操作系统根据具体的参数值调用特定的系统调用服务程序，而这些服务程序则根据需要在底层的一些支持函数以完成特定的功能。在完成了应用程序所需要的服务后，操作系统又从核心态切换回应用态，返回到应用程序中继续执行后面的指令。因此概要地讲，单内核模式的内核也可以粗略地分为三个层次：调用服务的主程序层，执行系统调用的服务层和支持系统调用的底层函数。 2.2 Linux内核系统体系结构

Linux 内核主要由5个模块构成，它们分别是：进程调度模块，内存管理模块，文件系统模块，进程间通信模块和网络接口模块。进程调度模块用来负责控制进程对CPU资源的使用。所采取的调度策略是各进程能够公平合理地访问CPU,同时保证内核能及时地执行硬件操作。内存管理模块用于确保所有进程能够安全地共享机器主内存区，同时，内存管理模块还支持虚拟内存管理方式，使得Linux支持进程使用比实际内存空间更多的内存容量。并可以利用文件系统把暂时不用的内存数据块会被交换到存储设备上去，当需要时再换回来。文件系统的模块用于支持对外部设备的驱动和存储。虚拟文件系统模块通过向所有的外部存储设备提供一个通用的文件接口，隐藏了各种硬件设备的不同细节。从而提供并支持与其他操作系统兼容的多种文件系统格式。进程间通信模块子系统用于支持多种进程间的信息交换方式。网络接口模块提供对多种网络通信标准的访问并支持许多网络硬件。这几个模块之间的依赖关系如下图由图可以看出，所有的模块都与进程调度模块存在依赖关系。因为它们都需要依赖进程调度程序来挂起(暂停)或重新运行它们的进程。通常，一个模块会在等待硬件操作期间被挂起，而在操作作完后才继续运行。

操作系统复习题(部分)(1)

一、选择题 1、在下列文件的外存分配方式中,不利于文件长度动态增长的文件物理结构是( A )。 A.连续分配 B.链接分配 C.索引分配 D.以上都不对 2、若文件的外存分配方式采用连续分配,则文件控制块FCB中有关文件的物理位置的信息应包括( B )。 (Ⅰ)起始块号(Ⅱ)文件长度(Ⅲ)索引表地址 A.全部 B.(Ⅰ)和(Ⅱ) C.(Ⅰ)和(Ⅲ) D.(Ⅱ)和(Ⅲ) 3、文件系统中可命名的最小数据单位是（C）。 A.字符串 B.记录 C.数据项 D.文件 4、文件系统最基本的目标之一是实现“按名存取”，它主要是通过（ B ）功能实现的。 A.存储空间管理 B.目录管理 C. 文件读写管理 D. 文件安全性管理 5、一个文件的绝对路径名是从（ B ）开始，逐步沿着每一级子目录向下追溯，最后到指定文件的通路上所有子目录名及“/”(或“\”)组成的字符串。 A. 当前目录 B. 根目录 C. 多级目录 D. 二级目录 6、假定盘块的大小为1KB，对于1.2M的硬盘，对于FAT，需占用（ C ）的存储空间。 A. 1KB B. 1.5KB C. 1.8KB D. 2.4KB 7、对文件存储空间的管理，在MS-DOS操作系统中是采用( B )，在Unix中采用（ D ）。 A. 空闲表 B. 文件分配表 C. 位示图 D. 成组链接法 8、在文件系统中通常是利用（ D ）来组织大量文件的。 A. 文件控制表 B. 索引结点 C. 符号名表 D. 目录 1、操作系统是一种____B____。 A.通用软件 B.系统软件 C.应用软件 D.软件包 2、操作系统是对 C 进行管理的软件。 A.软件 B.硬件 C.计算机资源 D.应用程序 3、操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU与外部设备的 A 。 A.利用率 B.可靠性 C.稳定性 D.兼容性