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linux 內(nèi)核態(tài)進(jìn)程探究：理解進(jìn)程的運(yùn)作機(jī)制
進(jìn)程是操作系統(tǒng)中的基本概念之一，它是操作系統(tǒng)分配資源和分配 CPU 時間的最小單位。在 Linux 操作系統(tǒng)中，進(jìn)程分為用戶空間進(jìn)程和內(nèi)核空間進(jìn)程兩種，本文將主要探究內(nèi)核空間進(jìn)程的運(yùn)作機(jī)制。
進(jìn)程的概念
進(jìn)程是計算機(jī)中正在運(yùn)行的程序的實例。一個進(jìn)程可以包含多個線程，而一個線程是進(jìn)程中的一個執(zhí)行單元。進(jìn)程和線程由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理和調(diào)度，其狀態(tài)隨時都可能轉(zhuǎn)變。
Linux 內(nèi)核空間進(jìn)程
在 Linux 2.6 之前，驅(qū)動程序必須使用 I/O 端口或內(nèi)存映射來訪問硬件。這種方式容易引發(fā)安全問題，因為一旦出現(xiàn)系統(tǒng)漏洞或者驅(qū)動程序有缺陷，會導(dǎo)致操作系統(tǒng)的崩潰或者垃圾數(shù)據(jù)的寫入。
為了避免這種情況的發(fā)生，Linux 2.6 之后引入了內(nèi)核線程和內(nèi)核空間進(jìn)程。內(nèi)核線程是在內(nèi)核空間運(yùn)行的單線程進(jìn)程，它不能被服務(wù)器響應(yīng)，只能在內(nèi)核堆棧中運(yùn)行。內(nèi)核空間進(jìn)程是在內(nèi)核空間運(yùn)行的多線程進(jìn)程，可以被服務(wù)器響應(yīng)，并且可以在內(nèi)核模塊中運(yùn)行。
Linux 內(nèi)核空間進(jìn)程和用戶空間進(jìn)程最大的區(qū)別是內(nèi)核空間進(jìn)程不受用戶空間進(jìn)程運(yùn)行環(huán)境的約束，可以直接操作硬件，進(jìn)行內(nèi)核層次的操作。在用戶空間進(jìn)程中，使用系統(tǒng)調(diào)用可以在不安全的情況下到達(dá)內(nèi)核空間，而內(nèi)核空間進(jìn)程可以安全地使用系統(tǒng)調(diào)用。
進(jìn)程的創(chuàng)建與銷毀
內(nèi)核空間進(jìn)程的創(chuàng)建通常可以通過模塊程序?qū)崿F(xiàn)。當(dāng)模塊加載時，內(nèi)核將運(yùn)行模塊程序中的 init 函數(shù)，創(chuàng)建內(nèi)核空間進(jìn)程。在模塊程序中，可以使用 kthread_create() 函數(shù)來創(chuàng)建一個內(nèi)核線程。在內(nèi)核線程中，可以使用 schedule() 函數(shù)將 CPU 時間釋放給其他進(jìn)程。
內(nèi)核空間進(jìn)程的銷毀通常與模塊卸載相關(guān)聯(lián)。當(dāng)模塊卸載時，內(nèi)核將運(yùn)行模塊程序中的 exit 函數(shù)，結(jié)束內(nèi)核空間進(jìn)程。
代碼示例：
“`c
#include
#include
MODULE_LICENSE(“GPL”); static struct task_struct* mytask = NULL; static int mytask_fn(void* data) { printk(KERN_INFO “mytask_fn\n”); return 0; } static int __init mymodule_init(void) { printk(KERN_INFO “mymodule_init\n”); mytask = kthread_create(mytask_fn, NULL, “mytask”); if (IS_ERR(mytask)) { printk(KERN_INFO “failed to create kernel thread\n”); return -1; } wake_up_process(mytask); return 0; } static void __exit mymodule_exit(void) { printk(KERN_INFO “mymodule_exit\n”); } module_init(mymodule_init); module_exit(mymodule_exit);
在該示例中，我們通過 kthread_create() 函數(shù)創(chuàng)建了一個名為 "mytask" 的內(nèi)核線程，使用 wake_up_process() 函數(shù)啟動它。在 _init() 函數(shù)中，我們初始化了內(nèi)核空間進(jìn)程，并在 _exit() 函數(shù)中銷毀進(jìn)程。
總結(jié)
本文主要介紹了 Linux 內(nèi)核空間進(jìn)程的概念及其與用戶空間進(jìn)程的區(qū)別，探究了進(jìn)程的創(chuàng)建和銷毀機(jī)制，并提供了相關(guān)示例代碼。對于 Linux 內(nèi)核空間進(jìn)程的掌握，可以有助于深入了解內(nèi)核層次的操作機(jī)制。
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分享標(biāo)題：Linux內(nèi)核態(tài)進(jìn)程探究：理解進(jìn)程的運(yùn)作機(jī)制（linux內(nèi)核態(tài)進(jìn)程）
文章URL：http://m.fisionsoft.com.cn/article/cdhcish.html
