Linux Overview

Linux Kernel Map

Operting System

操作系统环境
进程线程模型
处理器调度
同步机制
存储模型
文件系统
I/O系统
死锁

内存泄漏检测

死锁检测

活锁

操作系统环境

CPU：运算器、控制器、通用寄存器、控制和状态寄存器（PC、IR、PSW）、高速缓存
CPU状态：内核态（特权指令R0）、用户态（用户R3）
中断／异常机制：CPU暂停当前执行程序，保留现场，硬件自动转去处理程序，处理完后回到断点，继续被打断的程序
事件：中断响应外部事件，异步处理，总是返回下一条指令，如I/O、时钟、硬件故障；异常源于内部正在执行的程序，同步处理，分为陷入、故障、终止，如系统调用、页故障、断点、权限保护、程序
中断响应（硬件）：指令周期末扫描中断寄存器，CPU切换到内核态，保存现场（PSW+PC），通过中断码查中断向量表（中断处理程序入口+处理机状态字），推送中断处理程序入口到寄存器
中断处理程序（软件）：保存相关寄存器信息，分析发生原因。执行处理功能，恢复现场
系统调用：用户在编程时可以调用的操作系统功能，如进程控制、通信、文件使用、目录操作、设备管理、信息维护
程序调用：应用程序可以通过库函数和API进入系统调用，也可直接引发系统调用，系统调用再调用对应内核函数
系统调用设计：中断／异常机制（支持系统调用服务的实现），陷入指令（引发异常，用户态切换到内核态），系统调用号和参数（不同系统调用的编号），系统调用表（服务程序的入口地址），参数传递（陷入指令自带、通用寄存器、内存中专用堆栈区）
系统调用过程：CPU执行到特殊的陷入指令；中断硬件保护现场，通过门描述符（段选择符+偏移量）查系统调用表；转入查到的系统调用总入口程序，保护现场，保存参数到内核堆栈，通过系统调用号查系统调用表；执行查到的系统调用例程；恢复现场，返回用户程序