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操作系统结构 * 共享存储区是指被多个进程共享的虚存中的一个数据块，进程利用它来实现通信。此虚拟内存的页面出现在每个共享进程页表中，但位置可以不同。每个进程有相应的读或读写权限，对共享存储区的互斥访问必须依赖于其它机制，如信号量。 每个新创建的共享存储区由一个shmid_ds数据结构来表示，它描述共享存储区的大小，进程如何使用以及共享存储区映射到其各自地址空间的方式。由共享存储区创建者控制对此内存的存取权限。 shmid_ds结构。 操作系统结构 * 每个使用此共享内存的进程必须通过系统调用将其连接到虚拟内存上，但在连接时并没有创建共享存储区，只有进程访问它时才创建。当进程首次访问共享虚拟内存中的页面时将产生缺页中断。当取回此页面后，Linux找到了描述此页面的数据结构。它包含指向使用此种类型虚拟内存的处理函数地址指针。当发生共享内存页面缺页错误时，错误处理代码将在此shmid_ds对应的页表入口链表中寻找此页面是否在内存。如果不在，则为其分配物理页面并创建页表入口。同时还将它放入当前进程的页表中，此入口被保存在shmid_ds结构中。下个访问此内存的进程就会连接到此页面上。这样，第一个访问虚拟内存页面的进程创建这块内存，随后的进程把此页面加入到各自的虚拟地址空间中。 操作系统结构 * 不再使用共享存储区的进程将断开与之的连接，其对应的页面结构将从shmid_ds结构中删除并回收。当前进程对应此共享内存地址的页表入口也将被更新并置为无效。当最后一个进程断开与共享内存的连接时，当前位于物理内存中的共享内存页面将被释放，同时删除 操作系统结构 * 7 Linux内核的同步机制 一、概述 在现代操作系统里，同一时间可能有多个内核执行流在执行，因此内核其实象多进程多线程编程一样也需要一些同步机制来同步各执行单元对共享数据的访问。尤其是在多处理器系统上，更需要一些同步机制来同步不同处理器上的执行单元对共享的数据的访问。 在主流的Linux内核中包含了几乎所有现代的操作系统具有的同步机制，这些同步机制包括：原子操作、信号量（semaphore）、读写信号量（rw_semaphore）、spinlock、BKL(Big Kernel Lock)、rwlock、brlock（只包含在2.4内核中）、RCU（只包含在2.6内核中）和seqlock（只包含在2.6内核中）。 操作系统结构 * 二、原子操作 所谓原子操作，就是该操作绝不会在执行完毕前被任何其他任务或事件打断，也就说，它的最小的执行单位，不可能有比它更小的执行单位。 原子操作需要硬件的支持，因此是架构相关的，其API和原子类型的定义都定义在内核源码树的include/asm/atomic.h文件中，它们都使用汇编语言实现，因为C语言并不能实现这样的操作。 原子操作主要用于实现资源计数，很多引用计数(refcnt)就是通过原子操作实现的。原子类型定义如下： typedef struct { volatile int counter; } atomic_t; 操作系统结构 * 三、信号量（semaphore） 信号量在创建时需要设置一个初始值，表示同时可以有几个任务可以访问该信号量保护的共享资源，初始值为1就变成互斥锁（Mutex），即同时只能有一个任务可以访问信号量保护的共享资源。 一个任务要想访问共享资源，首先必须得到信号量，获取信号量的操作将把信号量的值减1，若当前信号量的值为负数，表明无法获得信号量，该任务必须挂起在该信号量的等待队列等待该信号量可用；若当前信号量的值为非负数，表示可以获得信号量，因而可以立刻访问被该信号量保护的共享资源。 当任务访问完被信号量保护的共享资源后，必须释放信号量，释放信号量通过把信号量的值加1实现，如果信号量的值为非正数，表明有任务等待当前信号量，因此它也唤醒所有等待该信号量的任务。 操作系统结构 * void down(struct semaphore * sem); 该函数用于获得信号量sem，它会导致睡眠，因此不能在中断上下文（包括IRQ上下文和softirq上下文）使用该函数。该函数将把sem的值减1，如果信号量sem的值非负，就直接返回，否则调用者将被挂起，直到别的任务释放该信号量才能继续运行。 int down_interruptible(struct semaphore * sem); 该函数功能与down类似，不同之处为，down不会被信号（signal）打断，但down_interruptible能被信号打断，因此该函数有返回值来区分是正常返回还是被信号中断，如果返回0，表示获得信号量正常返回，如果被信号打断，返回-EINTR。 int down_trylock(struct semap