趣谈Linux操作系统
刘超
网易杭州研究院云计算技术部首席架构师
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入门准备篇 (3讲)
开篇词 | 为什么要学习Linux操作系统?
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01 | 入学测验:你究竟对Linux操作系统了解多少?
02 | 学习路径:爬过这六个陡坡,你就能对Linux了如指掌
核心原理篇:第一部分 Linux操作系统综述 (3讲)
03 | 你可以把Linux内核当成一家软件外包公司的老板
04 | 快速上手几个Linux命令:每家公司都有自己的黑话
05 | 学会几个系统调用:咱们公司能接哪些类型的项目?
核心原理篇:第二部分 系统初始化 (4讲)
06 | x86架构:有了开放的架构,才能打造开放的营商环境
07 | 从BIOS到bootloader:创业伊始,有活儿老板自己上
08 | 内核初始化:生意做大了就得成立公司
09 | 系统调用:公司成立好了就要开始接项目
核心原理篇:第三部分 进程管理 (10讲)
10 | 进程:公司接这么多项目,如何管?
11 | 线程:如何让复杂的项目并行执行?
12 | 进程数据结构(上):项目多了就需要项目管理系统
13 | 进程数据结构(中):项目多了就需要项目管理系统
14 | 进程数据结构(下):项目多了就需要项目管理系统
15 | 调度(上):如何制定项目管理流程?
16 | 调度(中):主动调度是如何发生的?
17 | 调度(下):抢占式调度是如何发生的?
18 | 进程的创建:如何发起一个新项目?
19 | 线程的创建:如何执行一个新子项目?
核心原理篇:第四部分 内存管理 (7讲)
20 | 内存管理(上):为客户保密,规划进程内存空间布局
21 | 内存管理(下):为客户保密,项目组独享会议室封闭开发
22 | 进程空间管理:项目组还可以自行布置会议室
23 | 物理内存管理(上):会议室管理员如何分配会议室?
24 | 物理内存管理(下):会议室管理员如何分配会议室?
25 | 用户态内存映射:如何找到正确的会议室?
26 | 内核态内存映射:如何找到正确的会议室?
核心原理篇:第五部分 文件系统 (4讲)
27 | 文件系统:项目成果要归档,我们就需要档案库
28 | 硬盘文件系统:如何最合理地组织档案库的文档?
29 | 虚拟文件系统:文件多了就需要档案管理系统
30 | 文件缓存:常用文档应该放在触手可得的地方
核心原理篇:第六部分 输入输出系统 (5讲)
31 | 输入与输出:如何建立售前售后生态体系?
32 | 字符设备(上):如何建立直销模式?
33 | 字符设备(下):如何建立直销模式?
34 | 块设备(上):如何建立代理商销售模式?
35 | 块设备(下):如何建立代理商销售模式?
核心原理篇:第七部分 进程间通信 (7讲)
36 | 进程间通信:遇到大项目需要项目组之间的合作才行
37 | 信号(上):项目组A完成了,如何及时通知项目组B?
38 | 信号(下):项目组A完成了,如何及时通知项目组B?
39 | 管道:项目组A完成了,如何交接给项目组B?
40 | IPC(上):不同项目组之间抢资源,如何协调?
41 | IPC(中):不同项目组之间抢资源,如何协调?
42 | IPC(下):不同项目组之间抢资源,如何协调?
核心原理篇:第八部分 网络系统 (7讲)
43 预习 | Socket通信之网络协议基本原理
43 | Socket通信:遇上特大项目,要学会和其他公司合作
44 | Socket内核数据结构:如何成立特大项目合作部?
45 | 发送网络包(上):如何表达我们想让合作伙伴做什么?
46 | 发送网络包(下):如何表达我们想让合作伙伴做什么?
47 | 接收网络包(上):如何搞明白合作伙伴让我们做什么?
48 | 接收网络包(下):如何搞明白合作伙伴让我们做什么?
核心原理篇:第九部分 虚拟化 (7讲)
49 | 虚拟机:如何成立子公司,让公司变集团?
50 | 计算虚拟化之CPU(上):如何复用集团的人力资源?
51 | 计算虚拟化之CPU(下):如何复用集团的人力资源?
52 | 计算虚拟化之内存:如何建立独立的办公室?
53 | 存储虚拟化(上):如何建立自己保管的单独档案库?
54 | 存储虚拟化(下):如何建立自己保管的单独档案库?
55 | 网络虚拟化:如何成立独立的合作部?
核心原理篇:第十部分 容器化 (4讲)
56 | 容器:大公司为保持创新,鼓励内部创业
57 | Namespace技术:内部创业公司应该独立运营
58 | CGroup技术:内部创业公司应该独立核算成本
59 | 数据中心操作系统:上市敲钟
实战串讲篇 (9讲)
60 | 搭建操作系统实验环境(上):授人以鱼不如授人以渔
61 | 搭建操作系统实验环境(下):授人以鱼不如授人以渔
62 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(一)
63 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(二)
64 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(三)
65 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(四)
66 | 知识串讲:用一个创业故事串起操作系统原理(五)
67 | 期末测试:这些操作系统问题,你真的掌握了吗?
结束语 | 永远别轻视任何技术,也永远别轻视自己
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专栏加餐 (2讲)
学习攻略(一):学好操作系统,需要掌握哪些前置知识?
“趣谈Linux操作系统”食用指南
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34 | 块设备(上):如何建立代理商销售模式?

刘超 2019-06-14
上一章,我们解析了文件系统,最后讲文件系统读写的流程到达底层的时候,没有更深入地分析下去,这是因为文件系统再往下就是硬盘设备了。上两节,我们解析了字符设备的 mknod、打开和读写流程。那这一节我们就来讲块设备的 mknod、打开流程,以及文件系统和下层的硬盘设备的读写流程。
块设备一般会被格式化为文件系统,但是,下面的讲述中,你可能会有一点困惑。你会看到各种各样的 dentry 和 inode。块设备涉及三种文件系统,所以你看到的这些 dentry 和 inode 可能都不是一回事儿,请注意分辨。
块设备需要 mknod 吗?对于启动盘,你可能觉得,启动了就在那里了。可是如果我们要插进一块新的 USB 盘,还是要有这个操作的。
mknod 还是会创建在 /dev 路径下面,这一点和字符设备一样。/dev 路径下面是 devtmpfs 文件系统。这是块设备遇到的第一个文件系统。我们会为这个块设备文件,分配一个特殊的 inode,这一点和字符设备也是一样的。只不过字符设备走 S_ISCHR 这个分支,对应 inode 的 file_operations 是 def_chr_fops;而块设备走 S_ISBLK 这个分支,对应的 inode 的 file_operations 是 def_blk_fops。这里要注意,inode 里面的 i_rdev 被设置成了块设备的设备号 dev_t,这个我们后面会用到,你先记住有这么一回事儿。
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精选留言(7)

  • Spring
    读完这篇文章,我感觉用三个文件系统主要是为了解耦和可扩展。首先是open一个块设备,涉及两个文件系统:devtmpfs和伪文件系统bdev。通过devtmpfs中的设备号dev_t在伪文件系统bdev中找到block_device,然后打开,打开后再将block_device设置到主流文件系统的super_block中。设置到主流文件系统的super_block后,我们就可以通过主流文件系统(如ext4)的file_operations对块设备进行操作了。由于主流文件系统有很多,而且未来可能退出新的,写操作系统内核时不可能每次都针对新的文件系统进行更改,因此devtmpfs和伪文件系统只是为了获取和打开block_device,最终对block_device进行读写是交给主流文件系统的。

    作者回复: 是的

    2019-06-23
    2
  • Geek_54edc1
    void init_special_inode(struct inode *inode, umode_t mode, dev_t rdev)
    {
    inode->i_mode = mode;
    if (S_ISCHR(mode)) {
    inode->i_fop = &def_chr_fops;
    inode->i_rdev = rdev;
    } else if (S_ISBLK(mode)) {
    inode->i_fop = &def_blk_fops;
    inode->i_rdev = rdev;
    } else if (S_ISFIFO(mode))
    inode->i_fop = &pipefifo_fops;
    else if (S_ISSOCK(mode))
    ; /* leave it no_open_fops */
    }
    从这段代码可以看出,/dev/xxx设备文件对应的特殊inode还可以表示FIFO、SOCK

    作者回复: 是的

    2019-06-22
    1
  • 安排
    如果block_device是指向某个分区的,我们要先找到hd_struct,然后根据hd_struct找到对应整个设备的gendisk,这里是怎么根据hd_struct找到对应整个设备的gendisk的啊?

    作者回复: 有指针

    2019-06-14
    1
  • 小龙的城堡
    能解释下为什么打开一个块设备需要3个文件系统配合?为什么不是两个,也不是4个?感觉一堆代码分析,越来越晕了。

    作者回复: 每一个都有自己的用处呀,一切接文件,所以为了管理方便,所有想对外暴露管理接口的,文件都是首选的方式。

    2019-06-14
    1
  • 小庄.Jerry
    格式化的时候不会设置superblock吗
    2019-11-14
  • 一笔一画
    为什么查找ext4fs文件系统的内容需要devtmps来管理,感觉设计不太合理?

    作者回复: 一切皆文件,管理它也需要文件

    2019-06-16
  • 安排
    bdev这个文件系统的内容是不会持久化到磁盘的,既然这样,那么为什么要组织成文件系统的形式呢?
    对内存中的文件系统不太了解,下面是我的理解,希望老师给予指正:
    bdev里面由各种数据结构组成,例如链表、树之类的。这些结构和通常的文件系统用的那些数据结构相同,而且组织成了和通常的文件系统类似的形式,所以这里就把bdev代表的这一对数据结构组成的东西叫做文件系统。 如果把bdev组织成和通常的文件系统大不相同的形式,是不是也可以完成本文中的功能?那么这时候就不把bdev叫做文件系统了,而它就是一堆普通的数据结构。

    作者回复: 一切皆文件

    2019-06-14
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