第5章內(nèi)核簡介(2學時)第一頁，共73頁。主要內(nèi)容Linux核心的一般結構進程的概念、進程的調(diào)度和進程通信文件系統(tǒng)的構成和管理內(nèi)存管理設備驅(qū)動及中斷處理第二頁，共73頁。5.1概述

Linux系統(tǒng)大致可分為三層：靠近硬件的底層是內(nèi)核，即Linux操作系統(tǒng)常駐內(nèi)存部分。中間層是shell層，即操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序部分。最高層是應用層，即用戶程序部分內(nèi)核是Linux操作系統(tǒng)的主要部分，實現(xiàn)進程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、設備驅(qū)動和網(wǎng)絡系統(tǒng)等功能。第三頁，共73頁。Linux操作系統(tǒng)的心臟－內(nèi)核硬件文件系統(tǒng)進程管理進程間通信內(nèi)存管理網(wǎng)絡內(nèi)核

模塊系統(tǒng)調(diào)用內(nèi)核態(tài)應用軟件應用軟件用戶態(tài)……第四頁，共73頁。區(qū)分用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)目的在于安全考慮：禁止用戶程序和底層硬件直接打交道

(最簡單的例子，如果用戶程序往硬件控制寄存器寫入不恰當?shù)闹?，可能導致硬件無法正常工作)禁止用戶程序訪問任意的物理內(nèi)存

(否則可能會破壞其他程序的正常執(zhí)行，如果對內(nèi)核所在的地址空間寫入數(shù)據(jù)的話，會導致系統(tǒng)崩潰)第五頁，共73頁。用戶程序如何同設備打交道？例如，用戶需通過網(wǎng)卡發(fā)送數(shù)據(jù)硬件被linux內(nèi)核隔離，只能通過內(nèi)核實現(xiàn)。不可能直接調(diào)用操作系統(tǒng)的函數(shù)：不可行，也不安全。Linux提供的解決方法：系統(tǒng)調(diào)用第六頁，共73頁。系統(tǒng)調(diào)用的意義操作系統(tǒng)為用戶態(tài)進程與硬件設備進行交互提供了一組接口——系統(tǒng)調(diào)用把用戶從底層的硬件編程中解放出來極大的提高了系統(tǒng)的安全性使用戶程序具有可移植性第七頁，共73頁。trap0系統(tǒng)調(diào)用圖解第八頁，共73頁。Linux內(nèi)核體系結構第九頁，共73頁。內(nèi)核的核心－進程Fork（）——創(chuàng)建新進程，是父進程的一個克隆

Exec（）－新進程脫胎換骨，離家獨立，開始了獨立工作的職業(yè)生涯

父－子－孫共存的系統(tǒng)必然是一個并發(fā)的系統(tǒng)第十頁，共73頁。5.2.1進程和線程的概念5.2.2進程的結構5.2.3對進程的操作5.2.4進程調(diào)度5.2.5shell基本工作原理5.2進程管理

第十一頁，共73頁。5.2.1進程和線程的概念1．進程及其狀態(tài)簡單說來，進程就是程序的一次執(zhí)行過程。進程至少要有三種基本狀態(tài)：運行態(tài)、就緒態(tài)和封鎖態(tài)（或等待態(tài)）。進程的狀態(tài)可依據(jù)一定的條件和原因而變化第十二頁，共73頁。進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖TASK_DEAD(EXIT_ZOMBIE或EXIT_DEAD)TASK_INTERRUPTIBLEorTASK_UNINTERRUPTIBLEorTASK_KILLABLE第十三頁，共73頁。進程的模式和類型在Linux系統(tǒng)中，進程的模式劃分為用戶模式和內(nèi)核模式；按照進程的功能和運行的程序來分，進程劃分為兩大類：系統(tǒng)進程、用戶進程

若當前運行的是用戶程序、應用程序或者內(nèi)核之外的系統(tǒng)程序，則在用戶模式下運行。在用戶程序執(zhí)行過程中，如果使用了系統(tǒng)調(diào)用，或者發(fā)生了中斷，就要運行操作系統(tǒng)程序，進程模式變?yōu)閮?nèi)核模式。系統(tǒng)進程只運行在內(nèi)核模式用戶進程可以在用戶模式和內(nèi)核模式下運行第十四頁，共73頁。4．Linux線程線程和進程是緊密相關的概念，一般來說，Linux系統(tǒng)中的進程應具有一段可執(zhí)行的程序、專用的系統(tǒng)堆?？臻g、私有的“進程控制塊”、獨立的存儲空間。而Linux系統(tǒng)中，線程只具有前3個組成部分，

缺少自己的存儲空間。第十五頁，共73頁。5.2.2進程的結構包含下列幾方面的信息：·進程狀態(tài)·調(diào)度信息·標志符·內(nèi)部進程通訊·鏈接信息·時間和計時器·文件系統(tǒng)·虛擬內(nèi)存·處理器信息1、task_struct結構Linux系統(tǒng)中的每個進程都有一個名為task_struct的數(shù)據(jù)結構，它相當于“進程控制塊”；在進程被創(chuàng)建時，系統(tǒng)從內(nèi)存中分配一個task_struct的數(shù)據(jù)結構。第十六頁，共73頁。2．進程系統(tǒng)堆棧每個進程都有一個系統(tǒng)堆棧，用來保存中斷現(xiàn)場信息，以及進程進入內(nèi)核模式后的返回現(xiàn)場信息；系統(tǒng)堆棧和task_struct數(shù)據(jù)結構之間存在緊密聯(lián)系，二者物理存儲空間也連在一起系統(tǒng)堆棧的大小靜態(tài)確定。第十七頁，共73頁。5.2.3對進程的操作1．進程的創(chuàng)建各個進程構成了樹形的進程族系；內(nèi)核在完成了基本的初始化以后，就有了系統(tǒng)的第一個進程（即初始化進程）；所有其他的進程和內(nèi)核線程都由這個原始進程或其子孫進程所創(chuàng)建。進程是有“生命期”的動態(tài)過程，包括創(chuàng)建、撤銷、掛起、恢復等等。第十八頁，共73頁。2．進程的等待父進程創(chuàng)建子進程，往往是讓子進程替自己完成某項工作，因此，創(chuàng)建之后，父進程通常需要等待子進程運行結束；父進程可用系統(tǒng)調(diào)用wait()等待它的子進程終止；第十九頁，共73頁。3．進程的終止進程可使用系統(tǒng)調(diào)用exit()終止自己；其實現(xiàn)算法如下：（1）撤消所有的信號量。（2）釋放其所有的資源，包括存儲空間、已打開的文件、工作目錄、信號處理表等。（3）置進程狀態(tài)為“終止態(tài)”（TASK_ZOMBIE）。（4）向它的父進程發(fā)送子進程終止的信號。（5）執(zhí)行進程調(diào)度。第二十頁，共73頁。5.2.4進程調(diào)度

調(diào)度算法調(diào)度時機進程切換進程調(diào)度－系統(tǒng)有條不紊的使者第二十一頁，共73頁。任何程序要占用CPU，真正處于執(zhí)行狀態(tài)，就必須經(jīng)由進程調(diào)度；進程調(diào)度機制要兼顧以下三種不同進程的需要：交互進程：需要經(jīng)常響應用戶操作，著重于系統(tǒng)的響應速度，使得共有一個系統(tǒng)的各個用戶，都感到自己在獨占系統(tǒng)，典型的交互程序有shell，文本編輯器；批處理進程：也稱作“后臺作業(yè)”，在后臺運行，對響應速度無要求，只考慮“平均速度”，如：編譯程序、科學計算等；實時進程：對時間有很高要求，不僅考慮平均速度，還對完成任務的時間限制有要求。第二十二頁，共73頁。進程調(diào)度機制主要涉及到調(diào)度方式、調(diào)度時機和調(diào)度策略1．調(diào)度方式Linux內(nèi)核的調(diào)度方式，基本上采用“搶占式優(yōu)先級”，即：

當進程在用戶模式下運行時，在一定條件下（如：時間片用完），內(nèi)核調(diào)度其他進程進入運行；在選擇其他進程時以優(yōu)先級為基礎，即：系統(tǒng)中的每個進程都有個優(yōu)先權，反映了該進程可以獲得CPU使用權的資格；從進程就緒隊列中選擇一個優(yōu)先權最高的進程，為其分配一個CPU時間片；運行過程中，當前進程的優(yōu)先級隨時間遞減，從而經(jīng)過一段時間后，以前優(yōu)先級較低的進程就相對“提升”了優(yōu)先級，有機會運行；當所有進程優(yōu)先級都變?yōu)?時，就重新計算一次優(yōu)先級。第二十三頁，共73頁。2．調(diào)度策略——三種不同的調(diào)度策略SCHED_FIFO適合于短實時進程，對時間性要求比較強，每次運行所需時間較短；SCHED_RR

適合于運行時間較長的實時進程，也叫“時間片輪轉(zhuǎn)法”。當時間片用完時，該進程被送回相同優(yōu)先級隊列的末尾，因此，進程從創(chuàng)建到完成需要經(jīng)過多次循環(huán)調(diào)用；SCHED_OTHER

適合于交互式的分時進程，這類進程的優(yōu)先權取決于兩個因素：1、進程剩余時間配額：若已經(jīng)用完配給的時間，則優(yōu)先權為02、進程的優(yōu)先數(shù)：沿襲UNIX的方法第二十四頁，共73頁。3．調(diào)度的時機：有以下情況：當前進程使用系統(tǒng)調(diào)用，使自己進入睡眠狀態(tài)，主動讓出一段時間的CPU使用權。進程終止，永久地放棄對CPU的使用。當喚醒一個睡眠進程時，發(fā)現(xiàn)被喚醒的進程比當前進程更有資格運行。一個進程通過執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，來改變調(diào)度策略或者降低自身的優(yōu)先權，從而引起立即調(diào)度。第二十五頁，共73頁。4．調(diào)度算法調(diào)度算法比較簡單，以便減少頻繁調(diào)度時的系統(tǒng)開銷。Linux執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)度時：首先查找所有就緒隊列中的進程，選出優(yōu)先級最高、且在內(nèi)存的一個進程；如果隊列中有實時進程，那么將優(yōu)先運行；如果需要運行的進程不是當前進程，那么當前進程就被掛起，并且保存它的現(xiàn)場，然后為選中的進程恢復其運行現(xiàn)場；第二十六頁，共73頁。5.2.5shell基本工作原理

Linux系統(tǒng)提供給用戶的最重要的系統(tǒng)程序是shell命令，它不屬于內(nèi)核部分，基本功能是解釋并執(zhí)行用戶輸入的各種命令，實現(xiàn)用戶與Linux內(nèi)核的接口。系統(tǒng)初次啟動后，系統(tǒng)為每個終端用戶建立一個進程，以執(zhí)行shell解釋程序。第二十七頁，共73頁。最簡單也是最復雜的操作在控制臺下輸入ls命令Shell程序分析輸入?yún)?shù)，確定這是ls命令調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用fork生成一個子進程什么是系統(tǒng)調(diào)用？為什么我們敲擊鍵盤就會在終端上顯示？中斷的概念，終端控制臺設備驅(qū)動內(nèi)核態(tài)用戶態(tài)相關問題系統(tǒng)調(diào)用是怎么實現(xiàn)的？軟中斷、異常的概念調(diào)用execve系統(tǒng)調(diào)用將ls的可執(zhí)行文件裝入內(nèi)存內(nèi)存管理，進程的地址空間，分頁機制，文件系統(tǒng)從系統(tǒng)調(diào)用返回如何做到正確的返回？堆棧的維護，寄存器的保存與恢復Ls命令得以執(zhí)行進程的調(diào)度，運行隊列等待隊列的維護什么是shell？終端解釋程序第二十八頁，共73頁。shell命令的基本執(zhí)行過程第二十九頁，共73頁。5.3文件系統(tǒng)Linux系統(tǒng)的一個重要特征，就是支持多種不同的文件系統(tǒng)，如：ext,FAT,ext2,ext3,MINIX,MSDOS,SYSV等。目前，Linux主要使用的文件系統(tǒng)是ext3。ext3是ext2的升級版本，其主要優(yōu)點是：在ext2的基礎上加入了記錄數(shù)據(jù)的日志功能。5.3.1ext2文件系統(tǒng)5.3.2虛擬文件系統(tǒng)第三十頁，共73頁。5.3.1ext2文件系統(tǒng)1．ext2文件系統(tǒng)的物理結構與其他文件系統(tǒng)一樣，文件信息都保存在數(shù)據(jù)塊中，所有數(shù)據(jù)塊的大小都是一樣的，如圖所示：介質(zhì)上的第一個數(shù)據(jù)塊，只有根文件系統(tǒng)才有引導程序第三十一頁，共73頁。2．塊組的構造包含超級塊、組描述結構、塊位圖、索引節(jié)點位圖、索引節(jié)點表和數(shù)據(jù)塊。（1）超級塊（Superblock）超級塊中包含有文件系統(tǒng)本身的大小和形式的基本信息。例如：塊組號碼、數(shù)據(jù)塊大小、每組數(shù)據(jù)塊的個數(shù)、空閑塊、空閑索引節(jié)點、第一個索引節(jié)點（2）塊組描述結構（BlockGroupDescriptor）每個數(shù)據(jù)塊組都有一個描述它的數(shù)據(jù)結構，即塊組描述結構。第三十二頁，共73頁。3．索引節(jié)點（Inode）每個文件都有惟一一個索引節(jié)點，起著文件控制塊的作用，利用這種數(shù)據(jù)結構可對文件進行控制和管理。索引節(jié)點有兩種形式：盤索引節(jié)點、內(nèi)存索引節(jié)點

第三十三頁，共73頁。4．多重索引結構如果文件索引表很大，則把索引表整個放在內(nèi)存中是不合適的，在使用過程中很可能需要擴充空間；此外，單一索引表已經(jīng)無法滿足靈活性和節(jié)省內(nèi)存的要求；為此，提出多重索引結構，采用間接索引的方式，進行幾級尋址，最末尾的數(shù)據(jù)塊中存儲文件具體內(nèi)容；第三十四頁，共73頁。ext2文件系統(tǒng)的物理結構第三十五頁，共73頁。盤塊盤塊盤塊盤塊盤塊文件系統(tǒng)在查找文件時，根據(jù)路徑名和文件名，搜索對應的索引節(jié)點，找到該文件的數(shù)據(jù)塊；第三十六頁，共73頁。ext2中的目錄項當創(chuàng)建一個文件時，就構成一個目錄項，并添加到相應的目錄文件中。一個目錄文件可以包含很多目錄項，每個目錄項包含的信息有：●索引節(jié)點號●目錄項長度●名字長度●文件類型●文件名字第三十七頁，共73頁。例如：要讀取文件/home/meng/m1.c文件系統(tǒng)首先按照超級塊中根目錄的索引節(jié)點，找到根目錄的數(shù)據(jù)塊，從中找到表示home文件的目錄項，得到相應索引節(jié)點的號碼；接著在節(jié)點中找到存放home數(shù)據(jù)塊的地址，從中找到meng對應的目錄項，得到相應的索引節(jié)點號碼；再由meng目錄文件中獲取m1.c文件的索引節(jié)點號碼，通過這個節(jié)點就可以訪問m1.c文件。第三十八頁，共73頁。進程控制塊使用文件時的邏輯結構Linux系統(tǒng)中每個進程控制塊都有兩個數(shù)據(jù)結構，用來描述進程與文件相關信息。兩個指針根目錄節(jié)點當前目錄節(jié)點保存該進程打開文件的有關信息。最多打開256個文件第四章中I/O重定向中講到的文件描述符（如：0，1，2）就是fd數(shù)組的下標文件在VFS中的索引節(jié)點索引節(jié)點表第三十九頁，共73頁。文件的打開 在進程與文件之間建立起連接。第四十頁，共73頁。6．位示圖每個塊組中包含一個塊位示圖，和一個索引節(jié)點位示圖第四十一頁，共73頁。位示圖管理塊組的數(shù)據(jù)塊，具體方法是：利用一串二進位的值來反映該塊組中數(shù)據(jù)塊的分配情況，也稱作位向量(BitVector)法。0表示空閑，1表示已分配。例如：設下列數(shù)據(jù)塊是空閑的：2，3，4，5，8，9，10，11，12，13，17，18，25，26，27，...則，塊位示圖的表示為：11000...第四十二頁，共73頁。5.3.2虛擬文件系統(tǒng)Linux系統(tǒng)可以支持多種文件系統(tǒng)，為此，必須使用一種統(tǒng)一的接口，這就是虛擬文件系統(tǒng)VFS(Virtual).第四十三頁，共73頁。VFS是一個軟件層，是用戶應用程序與具體文件系統(tǒng)實現(xiàn)之間的抽象層：對用戶界面：一組標準的、抽象的文件操作，以系統(tǒng)調(diào)用提供，如read()、write()、open()等。對具體文件系統(tǒng)界面：主體是結構，全是函數(shù)指針，提供函數(shù)跳轉(zhuǎn)表。第四十四頁，共73頁。虛擬文件系統(tǒng)－抽象的體現(xiàn)用戶程序虛擬文件系統(tǒng)VFSMinixExt2……FAT設備文件文件系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用接口，包括read()、write()、open()、close()等

用戶空間

內(nèi)核空間 系統(tǒng)調(diào)用對應的內(nèi)核函數(shù)sys_read()等

支撐VFS的具體文件系統(tǒng)

第四十五頁，共73頁。VFS在一個簡單文件復制操作中的作用假設用戶輸入shell命令：$cp/floppy/TEST/tmp/test

在cp命令中，通過VFS提供的系統(tǒng)調(diào)用接口進行文件操作。第四十六頁，共73頁。VFS支持的文件系統(tǒng)類型VFS支持三種主要類型的文件系統(tǒng)：基于磁盤的文件系統(tǒng)：管理在本地磁盤分區(qū)中可用的存儲空間。包括：ext2、ext3、ReiserFS、MINIX、MS-DOS、NTFS、VFAT、DVD文件系統(tǒng)、JFS等等網(wǎng)絡文件系統(tǒng)：用于訪問屬于其他網(wǎng)絡計算機的文件系統(tǒng)所包含的文件NFS、Coda、AFS、SMB、NCP特殊文件系統(tǒng)第四十七頁，共73頁。文件系統(tǒng)的安裝與拆卸在系統(tǒng)初啟時，往往只有一個文件系統(tǒng)安裝上，即：根文件系統(tǒng)，主要包括：保證系統(tǒng)正常運行的操作系統(tǒng)代碼文件，以及語言編譯程序、命令解釋程序、命令處理程序、以及用戶文件；根文件系統(tǒng)一旦安裝上，則在整個系統(tǒng)運行過程中是不能卸載的；其他的文件系統(tǒng)（例如，由軟盤構成的文件系統(tǒng)），可以根據(jù)需要（如從硬盤向軟盤復制文件），作為子系統(tǒng)動態(tài)地安裝到主系統(tǒng)第四十八頁，共73頁。f2是為了安裝子文件系統(tǒng)而預留的安裝節(jié)點；安裝之后，主文件系統(tǒng)和子文件系統(tǒng)構成一個有完整目錄層次、容量更大的文件系統(tǒng)第四十九頁，共73頁。VFS有下列主要對象類型：超級塊對象（superblock）存放文件系統(tǒng)相關信息：例如文件系統(tǒng)控制塊索引節(jié)點對象（inode）存放具體文件的一般信息：文件控制塊/inode目錄項對象（dentry）存放目錄項與文件的鏈接信息文件對象（file）存放已打開的文件和進程之間交互的信息第五十頁，共73頁。VFS索引節(jié)點緩存和目錄緩存為了加快對系統(tǒng)中所有已經(jīng)安裝文件系統(tǒng)的存取，VFS提供了索引節(jié)點緩存——把當前使用的索引節(jié)點保存在高速緩存中。為了能夠很快地從中找到所需的VFS索引節(jié)點，采用散列（hash）方法。其基本思想是：第五十一頁，共73頁。為了加速對常用目錄的存取，VFS還提供目錄高速緩存；當文件系統(tǒng)讀取一個目錄時，就把目錄的詳細信息加入到目錄緩存中，下一次查找該目錄時，就可以直接從緩存中找到該目錄的詳細信息；目錄緩存也采用散列表的方法進行管理:表中每一項都是一個指針，指向有相同散列值的目錄緩存隊列。第五十二頁，共73頁。Linux系統(tǒng)采用多重緩沖技術，來平滑和加快文件信息從內(nèi)存到磁盤的傳輸；一個緩沖區(qū)由兩部分組成：存放數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)和一個緩沖控制塊；所有處于“空閑”狀態(tài)的buffer_head都鏈入自由鏈中，它只有一條。具有相同散列值的緩沖區(qū)組成一條散列隊列.數(shù)據(jù)塊緩沖區(qū)第五十三頁，共73頁。5.4內(nèi)存管理近年來，隨著硬件技術和生產(chǎn)水平的迅速發(fā)展，內(nèi)存的成本迅速降低，容量也不斷擴大；但是，仍然不能滿足各種軟件對存儲空間的需求，因此，內(nèi)存的有效管理仍是現(xiàn)代操作系統(tǒng)研究的重點問題。Linux系統(tǒng)采用了虛擬內(nèi)存管理機制，就是交換和請求分頁存儲管理技術：第五十四頁，共73頁。虛擬內(nèi)存管理:地址映射機制請頁機制內(nèi)存分配和回收機制

交換機制緩存和刷新機制物理內(nèi)存有限，是一種稀缺資源32位系統(tǒng)中，每個進程獨立的占有4G虛擬空間。虛擬內(nèi)存優(yōu)勢：用戶程序開發(fā)方便保護內(nèi)核不受惡意或者無意的破壞隔離各個用戶進程第五十五頁，共73頁。物理內(nèi)存獲取過程：

用戶程序請求物理內(nèi)存內(nèi)核分配物理頁面內(nèi)核填寫對應頁表項用戶程序獲得物理內(nèi)存從這個過程看出，內(nèi)存管理的核心內(nèi)容是：

物理頁面分配和所有進程頁表的維護，即：物理內(nèi)存管理和虛擬空間管理。第五十六頁，共73頁。邏輯空間分頁：進程的邏輯地址空間劃分為大小相等的頁面；內(nèi)存空間分頁：內(nèi)存也劃分成相同大小的存儲塊；邏輯地址表示：地址結構如圖所示：5.4.1請求分頁機制1、分頁的概念內(nèi)存分配原則：以內(nèi)存塊為單位分給進程，并且進程的頁面可以裝在物理上不連續(xù)的內(nèi)存塊中。頁表：由于頁號連續(xù)，而塊號不一定連續(xù)，為了找到進程的每個頁面對應內(nèi)存中的物理塊號，為每個進程建立頁表?？芍撁娲笮椋?12=4K第五十七頁，共73頁。請求分頁存儲管理示意圖第五十八頁，共73頁。Linux進程的虛存空間3．Linux的多級頁表每個進程的虛擬存儲空間可達4GB，分為兩個部分：系統(tǒng)空間1G+用戶空間3G所有進程共享系統(tǒng)空間Linux系統(tǒng)中頁面大小為4K，因此，進程的虛存空間要劃分為4G/4K=220個頁面第五十九頁，共73頁。Linux系統(tǒng)采用兩種方法來管理內(nèi)存頁：位圖：記錄內(nèi)存單元的使用情況鏈表：記錄已分配的內(nèi)存單元和空閑的內(nèi)存單元采用雙向鏈表結構將內(nèi)存單元連接起來，可以加速空閑內(nèi)存的查找，或鏈表處理操作。4．內(nèi)存頁的分配與釋放第六十頁，共73頁。空閑內(nèi)存的組織示意圖項0：單個空閑內(nèi)存頁信息；項1：以兩個連續(xù)內(nèi)存頁為一組的頁組信息；項2：以四個內(nèi)存頁。。。頁組中內(nèi)存頁的數(shù)量依次按2的倍數(shù)遞增

每個頁組的起始內(nèi)存編號。記錄相應頁組的分配情況釋放的時候檢查是否有與之相鄰的空閑頁，如果有，則組合成一個大的空閑頁組。第六十一頁，共73頁。5.4.2內(nèi)存交換當出現(xiàn)內(nèi)存不足時，Linux內(nèi)核中的內(nèi)存管理子系統(tǒng)調(diào)用交換守護進程kswapd，釋放一些內(nèi)存頁；進程kswapd有自己的進程控制塊task_struct結構，但是，它沒有自己獨立的地址空間，只使用系統(tǒng)空間；所以也把它稱為線程，其任務就是保證系統(tǒng)中有足夠的空閑內(nèi)存頁；當系統(tǒng)啟動時，交換守護進程由內(nèi)核的init（初始化）進程啟動，并進入無限循環(huán)，每次循環(huán)末尾進入睡眠，內(nèi)核在一定時間之后，喚醒并調(diào)度該進程使之運行。第六十二頁，共73頁。交換守護進程的工作主要分為兩部分：1、若發(fā)現(xiàn)可用內(nèi)存頁出現(xiàn)短缺，則將若干不常用的活躍內(nèi)存頁面變?yōu)椴换钴S狀態(tài)；2、清理不活躍的“臟”頁面（即：內(nèi)存頁上的內(nèi)容與盤上內(nèi)容不一致），將其寫入交換設備，或回收一些內(nèi)存頁，使之成為空閑的內(nèi)存頁。第六十三頁，共73頁。5.5進程通信系統(tǒng)中的進程與內(nèi)核之間，以及不同的進程之間，需要進行通信和協(xié)調(diào)，最常用的通信方式是：信號機制管道文件SystemVIPC(內(nèi)部進程通信)機制本節(jié)只介紹上述方法的基本實現(xiàn)思想第六十四頁，共73頁。1．信號概念5.5.1信號機制信號（signal，稱為軟中斷）機制：是在軟件層次上對中斷機制的一種模擬。異步進程可以通過彼此發(fā)送信號來實現(xiàn)簡單通信。接收信號的進程，在運行過程中檢測自身是否收到信號；若收到信號，則轉(zhuǎn)去執(zhí)行預先規(guī)定好的信號處理程序；再返回原先正在執(zhí)行的進程。第六十五頁，共73頁。3．進程對信號可采取的處理方式進程間可用系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用發(fā)送信號；