可重入核心和程序位址空間 深入理解linux核心

2021-06-26 05:43:10 字數 1227 閱讀 4453

可重入核心,是指多個程序可以同時處於核心態下,也就是說可以多個程序可以併發的執行核心**。對於但處理器來說某一時刻只能有乙個程序被cpu處理,其他處於核心態的程序處於阻塞或者掛起等待狀態。

對於linux來說,可重入核心**包含可重入函式和非可重入函式。

可重入函式是指執行時只改變區域性資料結構,不改變全域性資料結構;

不可重入函式是指執行該函式時也需要改變全域性資料結構。

所以,如果有多個程序進入不可重入函式時,需要相應的鎖機制來保證同一時刻只有乙個程序改變涉及到的全域性資料。

乙個核心**指令序列,我們可以成為核心控制路徑(kernel control path).

當有多個程序處於核心態時,則多個核心控制路徑需要交錯的被cpu執行,具體情況有以下幾種:

(1)程序a進入核心態,執行核心控制路徑p1; 程序b進入核心態,執行核心控制路徑p2.  p1先被執行,當由於某些原因,p1被阻塞,那麼cpu會進行程序切換,切換到程序b,執行p2. 這種情形是兩個程序內的不同核心控制路徑交錯進行。

(2) 程序a進入核心態,執行核心控制路徑p1.cpu執行p1過程中,發生異常。則p1被掛起,cpu執行程序a的核心控制路徑p2.當p2執行完後,p1被啟用,cpu繼續執行p1.p2和p1都在程序a的上下文環境中。這種情形是同乙個程序內的多個核心控制路徑交錯進行。

(3)程序a進入核心態,cpu執行a的核心控制路徑p1.此時有硬體中斷到來,則該p1被掛起,cpu開始執行處理此硬體中斷的中斷指令,即執行核心控制路徑p2.核心處理完硬體中斷後,繼續執行p1.

(4)程序a進入核心態,cpu執行a的核心控制路徑p2,此時有處於核心態的且高優先順序的程序b搶斷cpu。則cpu開始執行程序b的核心控制路徑。

處於核心態和使用者態的程序都有自己的程序位址空間(process address space).、每個程序都有自己的記憶體位址空間。處於使用者態的程序,其程序位址空間包含**區,資料區,以及私有棧。

處於核心態的程序,其**區和資料區都是共享核心的,但是擁有自己的私有棧。也就是不同的核心控制路徑,共享核心的**區和資料區,但還有自己的私有棧。

程序-->使用者態:  **區、資料區、私有棧。

-->核心態:  私有棧。 **區和資料區時核心提供的共享區。

因此,當核心控制路徑交錯執行時,只有私有棧是每個路徑自己的,其他都是共享核心的。

不同的程序有自己的程序位址空間,當程序之間需要通訊時,可以共享自己的部分程序位址空間,或者使用記憶體對映技術將共享的記憶體區域對映到自己的位址空間上。

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