Ввод й вивід в Linux
Система файлів Linux, орієнтована на пристрої, здійснює доступ до дискової пам'яті з помошью двох кэшей:
Дані зберігаються в кэше сторінок, що об'єднаний із системою віртуальної пам'яті;
Метаданные зберігаються в буферному кэше, причому кожен кэш індексується блоком диска.
Linux розбиває пристрою на три класи:
Блокові пристрої допускають довільний доступ до повністю незалежних блоків даних фіксованого розміру.
Символьні пристрої включають більшу частину всіх інших пристроїв; вони не мають потреби в підтримці функціональності звичайних файлів.
Мережні пристрої взаємодіють із мережною системою ядра.
Модульна структура драйверів пристроїв в Linux зображена на рис. 26.5.
Рис. 26.5. Модульна структура драйверів пристроїв.
Блокові пристрої забезпечують основний інтерфейс до всіх дискових пристроїв у системі. Блоковий буферний кэш служить для двох основних цілей:
Як буферний пул для активного вводу-виводу
Як кэш для завершеного вводу-виводу.
Менеджер запитів управляє читанням і записом умісту буферів за допомогою драйвера блокового пристрою.
Символьні пристрої. Драйвер символьного пристрою не підтримує довільний доступ до фіксованих блоків даних.
Драйвер символьного пристрою реєструє набір функцій, що реалізують різноманітні необхідні операції вводу-виводу.
Ядро не виконує майже ніякої попередньої обробки запиту на читання або запис у файл символьного пристрою, але просто передає даний запит драйверу пристрою.
Основне виключення із цього правила – це особливий набір драйверів символьних пристроїв, які реалізують доступ до термінальних пристроїв ( TTY ); для них ядро підтримує стандартний інтерфейс.
Взаємодія процесів в Linux
Як й UNIX, Linux інформує процеси про настання подій за допомогою сигналів.
Існує обмежений набір сигналів, і вони не можуть нести яку-небудь інформацію: тільки факт, що сигнал має місце, доступний процесу.
Ядро Linux не використає сигнали для комунікації процесів, що виконують у режимі ядра. Комунікація усередині ядра здійснюється за допомогою структур планувальника – states ( стану ) і wait.queue (черга очікування).
Механізм конвеєра (pipe) дозволяє дочірньому процесу успадковувати комунікаційний канал від процесу-батька. Дані, записувані з одного кінця конвеєра, можуть бути прочитані на іншому кінці.
Загальна пам'ять забезпечує дуже швидкий спосіб комунікації; будь-які дані, записаним одним процесом у регіон загальної пам'яті, можуть бути негайно прочитані будь-яким іншим процесом, що відобразив цей регіон у свій адресний простір.
Однак з метою синхронізації загальна пам'ять повинна використатися в сполученні з яким-небудь іншої комуникационным механізмом.
Об'єкт у загальній пам'яті використається як файл відкачки для регіонів загальної пам'яті, так само як файл може бути використаний для відкачки інформації з регіону, відображуваного на згадку.
Відображення в загальну пам'ять перенаправляють відмови сторінок у регіон пам'яті, зайнятий поділюваним об'єктом.
Поділювані об'єкти пам'ятають свій уміст, навіть якщо в цей момент ніякі процеси не відображають їх у свої віртуальні простори пам'яті.