Ядро ОС Linux
       

Эта книга вдохновляет вас, начинающих


Эта книга вдохновляет вас, начинающих исследователей ядер, не достаточно знающих UNIX-системы, для изучения ядра Linux, когда она впервые появилась у вас и еще тяжела для полного понимания. Это пособие создано для того, чтобы помочь вам быстрее изучить основные концепции и выделить из внутренней структуры Linux то, что может понадобиться вам, чтобы, не читая полностью исходный текст ядра, определить, что же случилось с какой-либо конкретной переменной. Почему Linux ? Linux - это первая свободно доступная система типа UNIX для 386 компьютеров. Она была полностью переписана в уменьшенном объеме так, не имеет большого количества функций, работающих с режимом реального времени, как в других операционных системах (386BSD), и, следовательно, проста в понимании и доступна для изменений.
UNIX появился около 20 лет назад, но только недавно появились столь мощные микрокомпьютеры, способные поддерживать работу операционных систем с многозадачным, многопользовательским защищенным режимом. Кроме того, описания UNIX труднодоступны, лишь документация о внутренностях ядра распространялась свободно. UNIX, кажущийся в начале простым, со временем увеличивался в размерах и превратился в объемную систему, понятную лишь профессионалу. С Linux, однако, мы можем решить часть описанных выше проблем в связи с тем, что:
  • У Linux довольно простое ядро с хорошо структурированным интерфейсом;

  • Контроль за написанием ядра вел один человек - Linus Torvalds, что не позволило появиться в ядре раздробленным участкам;

  • Исходные тексты ядра свободно распространяются, так что начинающие программисты могут свободно понимать и изучать их, становясь выше в собственных глазах.

    • Мы надеемся, что эта книга поможет начинающим исследователям ядер разобраться в ядре Linux, поняв его структуру.
    Сведения об авторских правах.
    Авторские права на главу "Распределение памяти в Linux" принадлежат Krichna Balasubramanian. Некоторые изменения запатентованы Майклом К.Джонсоном и Дугласом Р.Джонсоном.
    "Как система вызывает процедуру": авторскими правами на оригинал этой статьи обладает Stanley Scalsky.
    "Написание драйвера устройства SCSI": авторскими правами обладает Ric Faith.


  • Для пользовательского процесса segment_base = 0x00, page_dir для процесса своя.
  • процесс пользователя выполняет системный вызов: segment_base=0xc0000000 page_dir=та же самая page _dir пользователя
  • swapper_pg_dir содержит распределение памяти для всех физических страниц от 0xc0000000 до 0xc0000000 + end_mem, так что первые 768 входов в swapper_pg_dir раны 0 и затем имеются 4 или более входов, которые указывают на таблицы страниц ядра
  • Директории страниц пользователя имеют те же входы, как tt swapper_pg_dir свыше 768. Первые 768 входов представляют пространство пользователя.

    • В результате всегда, когда линейный адрес превышает 0xc0000000, используются те же таблицы страниц ядра.
    Пользовательский стек размещается на вершине сегмента данных пользователя и увеличивается вниз. Стек ядра не является точным представлением структуры данных или сегмента, относительно которой я бы мог сказать "Вы находитесь в стеке ядра". Kernel_stack_frame (страница) связывается с каждым вновь создаваемым процессом и используется всякий раз, когда ядро выполняет действия с контекстом процесса. Неприятности могут произойти, если стек ядра будет расти ниже его текущего кадра.[Где размещен стек ядра? Я знаю, что для каждого процесса существует свой стек, но где он расположен, когда процесс не используется?]
    Страницы пользователя могут заниматься или замещаться. Страница пользователя отражается ниже 3GB в таблице страниц пользователя. Эта область не содержит директорий страниц или таблиц страниц. Меняются местами (замещаются) только грязные страницы.
    Необходимы незначительные изменения в некоторых местах (например, контроль ограничений на память процесса), чтобы обеспечить возможность программисту определять свои сегменты.

    Содержание раздела