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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41 | IPC(中):不同项目组之间抢资源,如何协调?

刘超 2019-07-01
了解了如何使用共享内存和信号量集合之后,今天我们来解析一下,内核里面都做了什么。
不知道你有没有注意到,咱们讲消息队列、共享内存、信号量的机制的时候,我们其实能够从中看到一些统一的规律:它们在使用之前都要生成 key,然后通过 key 得到唯一的 id,并且都是通过 xxxget 函数。
在内核里面,这三种进程间通信机制是使用统一的机制管理起来的,都叫 ipcxxx。
为了维护这三种进程间通信进制,在内核里面,我们声明了一个有三项的数组。
我们通过这段代码,来具体看一看。
struct ipc_namespace {
......
struct ipc_ids ids[3];
......
}
#define IPC_SEM_IDS 0
#define IPC_MSG_IDS 1
#define IPC_SHM_IDS 2
#define sem_ids(ns) ((ns)->ids[IPC_SEM_IDS])
#define msg_ids(ns) ((ns)->ids[IPC_MSG_IDS])
#define shm_ids(ns) ((ns)->ids[IPC_SHM_IDS])
根据代码中的定义,第 0 项用于信号量,第 1 项用于消息队列,第 2 项用于共享内存,分别可以通过 sem_ids、msg_ids、shm_ids 来访问。
这段代码里面有 ns,全称叫 namespace。可能不容易理解,你现在可以将它认为是将一台 Linux 服务器逻辑的隔离为多台 Linux 服务器的机制,它背后的原理是一个相当大的话题,我们需要在容器那一章详细讲述。现在,你就可以简单的认为没有 namespace,整个 Linux 在一个 namespace 下面,那这些 ids 也是整个 Linux 只有一份。
接下来,我们再来看 struct ipc_ids 里面保存了什么。
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精选留言(8)

  • Spring
    文章一遍看不懂但底下总结的图很好,终于明白了为什么需要两个file。file1是shmem内存文件系统里的文件,file2是进程虚拟内存里映射的文件,所以file1是属于共享内存的,file2是属于某个进程的。
    2019-09-27
    2
  • Amark
    老师有没有什么通俗易懂的资料,您将的太专业了

    作者回复: 的确比较硬核,我实在是没办法再比喻了

    2019-07-02
    1
  • 艾瑞克小霸王
    对于 sem_ids、msg_ids、shm_ids 各有一棵基数树
    ---------------------------------------------------
    应该是共享一个树吧?
    2019-12-06
  • Leosocy
    seq 和 next_id 用于一起生成 ipc 唯一的 id,因为信号量,共享内存,消息队列,它们三个的 id 也不能重复

    这句话不太明白,不同的ipc_ids不是有不同的idr吗?为什么要保证他们三个id不重复?
    2019-11-14
  • 小橙子
    工作了几年 ,业务代码写多了,框架与API调来调去的,遇到很多疑难杂症,还是不明所以。
    回过头再看下 操作系统真是核心,很多人说操作系统就是功夫里面的易筋经,内功章法。学习了操作系统,再看很多其他的技术,感觉更自然,理解的更深刻了。一直想读内核代码,但是啃起来很费劲,这个专栏一直再看,越看越喜欢,很多篇章都会反复的看。相信看完专栏后,再去看一些深入理解linux内核,会清晰很多。
    2019-11-06
  • 俩孩儿他爸
    将本节所讲的共享内存实现流程与文件内存映那节所讲的流程对比着梳理一下,感觉明朗了好多
    2019-09-30
  • 嘉木
    C的面向对象居然这么巧妙
    2019-08-13
  • 不一样的烟火
    听完了 快点更新😁

    作者回复: 牛

    2019-07-01
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