Linux操做系統及調用接口

Linux操做系統包含如下各子系統：

 

 

 

系統調用子系統：操做系統的功能調用同一入口；

進程管理子系統：對執行程序進行生命週期和資源管理；

內存管理子系統：對系統的內存進行管理、分配、回收、隔離；

文件子系統    ：系統內部一切皆文件，對文件進行管理；

設備子系統    ：對輸入、輸出設備進行管理；

網絡子系統    ：負責對外交流，網絡協議棧和收發網絡包。

內核結構圖以下：

 

 

 

1.虛擬文件系統VFS

　　位於用戶空間和內核具體文件系統之間，是各類具體的文件系統提取出來的抽象層，爲用戶提供標準的文件系統調用接口。對具體的文件系統的數據結構進行抽象，以統一的接口進行處理調用（read、open）。

 

 

 

1. 系統IO操做（接口）

包括:a.基本文件操做：open、read、write等;  b.文件鎖（避免多個用戶進程對同一文件競爭操做，fcntl()對文件進行上鎖），解決文件共享問題；  c.多路複用：解決I/O複用問題（系統接口重複使用）

2.1.linux IO模型（5種）

應該是：同步阻塞IO、同步非阻塞IO、多路複用IO、信號驅動IO、異步IO

　　阻塞IO模型：系統調用的IO(接口)函數未完成，會一直阻塞掛起，直到數據拷貝完成；

　　非阻塞IO模型：不管應用程序在系統調用時是否完成，都當即返回！

　　多路複用IO模型：系統調用未完成，函數等待，系統IO還能夠操做其餘的函數調用；（多功能）

　　異步IO：進程先讓內核完成IO操做，內核在通知進程操做完成；（分道）

前四種都是同步IO，只有最後一種纔是異步IO。

2.2多路複用IO（epoll、poll、select函數）

　　select和poll基本是差很少的，除了select有監聽事件個數限制（1024個），其餘和poll沒有太大區別。用戶程序每次監聽，都要將其監聽事件集從用戶態拷貝到內核態執行，而後再返回用戶態，一旦有事件觸發，只能經過遍歷的方式才能找到觸發事件，開銷很大。

　　Epoll最優秀的多路複用機制！監測無上限，在註冊新事件時只需一次拷貝全部監聽事件到內核便可，epoll是隻關心活躍的fd，經過回調機制無序遍歷，提升效率。

3標準IO操做

　　基本的IO操做（read、write、open都沒有緩衝空間，用戶程序必需要從用戶態切換至內核態，執行相應的命令操做，再返回用戶態繼續執行代碼。 -> 爲提升用戶程序執行效率，Linux還提供了標準IO操做（fopen()、fread()、fwrite()、gets()、puts()等，r,rb+,w.wb+）。帶緩衝區的，基於流緩衝，將數據儘可能多的寫入緩存區再一次性讀取，減小用戶態-內核態-用戶態的切換，提升程序執行效率。