Linux内核之radixtree(基数树)图文介绍

RadixTree，也称为基数树，是一种用于创建键值关联的高效数据结构。
它用于在Linux内核中专门为页面缓存创建pageindex和pageptr关联，例如structaddress_space中的page_tree。
RadixTree在内核中通过两个文件实现：include/linux/radix-tree.h和lib/radix-tree.c。
基数参数r=2^n（n>1），每个比特簇包含n个比特，其中n=6，表示一个内部节点有64个子节点。
基数树中的叶节点位于最低级别，表示与PTR的连接，并标记为红色。
假设密钥值为0x840FF，其二进制数为一组6位，分别为2、4、3、63。
查找过程如下：从顶层节点开始，按顺序找到对应的槽指针，直到叶子节点。
每个基数树都需要一个structradix_tree_root数据结构。
内部节点由structradix_tree_node表示，其中包含槽指针数组等。
节点内存管理由专用slab分配，同时支持每个CPU缓冲池以优化性能。
节点内存分配首先从当前CPU的内存池中获取，如果不足则从radix_tree_node_cachepslab中分配。
radix_tree_preload预分配内存，以确保线程绑定后内存可用。
radix_tree_preload_end函数用于结束preempt_disable函数的作用。
radix_tree_load_root函数用于加载radixtree根节点。
该操作需要在后续函数调用之前执行。
搜索过程涉及到radix_tree_descend和__radix_tree_lookup等函数，分别枚举slots并找到对应的ptritem。
节点插入增加树的高度和添加节点是通过radix_tree_extend和__radix_tree_create来实现的。
插入过程是通过__radix_tree_insert函数完成的，调用rcu_assign_pointer操作将指针项插入到指定位置。
整个redistree结构旨在优化内存访问效率，简化搜索和插入操作，提高Linux内核性能。

浅谈Linux虚拟文件系统

虚拟文件系统（VirtualFileSystem，简称VFS）是Linux内核的一个子系统，为用户程序提供文件和文件系统操作的统一接口，保护不同文件系统的差异和操作细节。
使用VFS，您可以直接使用open()、read()和write()等系统调用来播放文件，而无需考虑具体的文件系统和物理存储介质。
例如，Linux用户程序可以通过read()读取ext3、NFS、XFS等文件系统中的文件，也可以读取存储在SSD、HDD等不同存储介质中的文件，而无需考虑不同文件系统或存储的差异在媒体上。
通过VFS，Linux提供了可以跨不同文件和媒体系统实现的全局系统调用，大大简化了用户访问不同文件系统的过程。
另一方面，新的文件系统和新类型的存储介质可以动态挂载到Linux上，而不需要编译。
“一切皆文件”是Linux的核心理念之一。
不仅是普通文件，目录、字符设备、块设备、套接字等都可以被视为文件。
实现这一行为的基础是Linux的虚拟文件系统机制。
VFS之所以能够连接不同的文件系统，是因为它抽象了一个通用的文件系统模型，定义了通用文件系统支持的概念接口。
只要新的文件系统支持并实现这些接口并在Linux内核中注册，就可以安装和使用。
例如Linux写一个文件：调用write()系统调用，流程简述如下：操作方案如下：为了实现这个VFS系统，Linux采用了面向对象的设计思想，基本上总结了四种类型的对象：包含每个对象都有一组操作方法，用于操作相应的文件系统。
注意：Linux将目录视为文件对象，文件对象是包含一个或多个目录条目的文件的另一种形式。
目录项是独立的抽象对象，主要包含文件名和索引节点号。
因为目录可以逐层嵌套形成文件路径，所以路径的每一部分实际上都是一个目录项。
接下来我们将介绍各个对象的作用以及相关操作。
2.1Superblock：Superblock用于存储文件系统的元信息，用super_block结构体表示，定义在.元信息包含文件系统的基本属性信息，例如：过程。
s_op方法对于每个文件系统来说都很重要，它指的是超级块的操作函数表，包含了一系列操作方法的实现，即：当VFS需要操作超级块时，可以首先找到s_op操作方法。
的超级块，然后执行相应的操作方法。
例如，一个文件系统需要写入自己的超级块：当文件系统创建时，它实际上将超级块信息写入存储介质上的特定位置，而当文件系统卸载时，它调用VFS释放超级块。
Linux支持许多不同的文件系统。
file_system_type结构用于描述每个文件系统的功能和行为，包括：当一个新的文件系统向内核注册时，实际上会创建一个file_system_type对象，然后将其添加到Linux根文件中。
系统的目录树结构。
2.2Index：Index节点对象包含了Linux内核操作文件和目录时所需的所有信息。
该信息由inode结构描述并在中定义。
它们主要包括：索引节点inode代表文件系统中的一个文件。
仅当访问文件时才会在内存中创建索引节点。
与超级块类似，IndexNode对象也提供了几个操作接口供VFS系统使用。
这些接口包括：嘿嘿，我们普通的文件操作都可以在索引节点中找到对应的操作接口。
2.3目录项：前面说过，VFS把目录当做文件，比如/usr/bin/vim，usr、bin、vim都是文件，但是vim是普通文件，usr和bin是目录文件，它们都是索引节点对象标识符文件。
由于VFS会重复执行与目录相关的操作，例如切换到特定目录、路径名搜索等，为了提高此操作的效率，VFS引入了目录项的概念。
路径的组成部分，无论是目录还是常规文件，都是目录项对象。
/、usr、bin、vim都对应目录项对象。
但目录项对象没有对应的磁盘数据结构，VFS在路径遍历过程中将它们一一解析为目录项对象。
目录项由dentry结构决定，定义在，主要包括：目录项有三种状态：将整个文件系统的目录结构解析为目录项是一项繁琐的工作，为了节省运行VFS目录项的成本，内核目录条目将被缓存。
2.4文件：文件对象是进程打开的文件的实例记忆中。
Linux用户程序可以使用open()系统调用打开文件，并使用Close()系统调用关闭文件。
由于多个进程可以同时打开并运行同一个文件，因此同一个文件在内存中对应的文件对象有很多，但对应的索引节点和目录项是唯一的。
文件对象用文件结构来表示，文件结构的定义主要包含：与目录项类似，文件对象不包含实际的磁盘数据，只有当进程打开文件时，才会在内存中创建一个文件对象。
每个进程都有自己的一组打开文件，由file_struct结构标识，该结构由进程描述符中的files字段指示。
主要包括以下内容：数组指针fd_array指向打开的文件对象如果打开的文件对象的数量大于NR_OPEN_DEFAULT，内核将分配一个新的数组，fdt指向该数组。
另外，内核还维护着一张所有打开文件的文件表，其中包括：关于多个进程打开同一个文件以及共享文件的更详细信息，可以阅读《UNIX环境中的高级编程》的第3章。
Linux支持多种类型的文件系统，包括本地文件系统ext3和ext4到网络文件系统NFS、HDFS等。
VFS保护了不同文件系统的操作差异和实现细节，提供了统一的实现框架，同时也提供了标准的操作接口，大大降低了操作文件和访问新文件系统的难度。

操作系统概念学结

经过一天半的奋战，终于拿到了操作系统入门这本书。
对于在专业课上学过一些计算机知识的我来说，这本书更吸引我，而且以前听过的一些花哨的名字或者单词在这本书里都有详细的呈现，对阅读很有帮助。
我们来总结一下所学内容：首先，第一章是绪论，首先介绍计算机系统，包括软件和硬件。
接下来就是第一章的重点：操作系统。
如下图：目前流行的操作系统有Windows、Unix、Linux等。
微软的Windows系统经历了一个从简单到复杂、从低级到高级的过程，从ms-dos---windows3---windows95---windows98---windowsnt---windows2000开始，到现在赢7；,8即使有了Win10，微软也始终在进步。
Unix是AT&T子公司贝尔实验室开发的多用途交互式分时操作系统，自诞生以来，源代码一直向公众开放，用户可以参与Unix升级。
Unix特点：1、短小精悍2、可挂载、可卸载的多级文件系统；3、便携性好。
4、强大的网络通讯能力。
Linux是互联网时代的产物，继承自Unix，并做了很多改进。
第一章引导整本书，接下来的第2、3、4、5和6章介绍各种计算机管理。
总结如下：这里我把每一章的重点都用红色标出了，方便大家到时候仔细阅读，重点向外扩散，抓住考点，过关。
初读时图形有些粗糙，但泛读时会大大丰富。
操作系统概念总结【第二部分】1.什么是计算机性能？所谓计算机性能通常是指计算机的速度，它是程序执行时间的倒数。
程序执行时间是指用户向计算机提交任务后，直到得到他需要的结果为止的等待时间。
包括：1.磁盘和内存访问时间2.CPU运行时间#url#工作时间4.操作系统开销时间等。
二、分析桌面Linux操作系统性能的重要性1、操作系统的性能直接影响到其所应用的系统的性能2、性能评估结果是用户在购买操作系统过程中的重要参考指标操作系统3.为开发者优化操作系统简介性能指导4.为评估操作系统提供基础3.分析Linux桌面操作系统性能的困难1.应用程序差异很大2.测试点太多3.依赖多种因素和特性4.没有针对性5.无实际应用视野4.如何评估计算机性能1.机器层面的性能评估机器层面的性能评估，包括某些方面。
CPU和内存一些基本的性能指标，计算机的可用性和效率、硬件成本、价格、性价比等是引进和购买计算机时最重要的一些选择依据。
2.算法级性能评估算法级性能评估方法主要用于评估并行硬件。
最初，它们主要是为了评估并行算法的性能而提出的，后来，这些评估方法被扩展到并行程序。
3、软件级性能评估软件级性能评估主要使用一套标准（基准）软件来测试和评估计算机系统的各种性能。
5.测试程序的准确程度1.通过运行实际应用程序来测试真实程序，例如各种C编译器、tex字处理程序、cad设计工具spices等。
2.核心程序是从实际程序中提取出来的一小段但是非常少量的代码片段，以结尾。
这是用来评估程序的性能的。
3、这些测试程序的代码一般在100行左右。
用户可以根据自己的目的随时编写一些小程序，通过输出结果预测已知的输出结果（如皇后问题、排序问题、素数搜索等）来判断机器的性能。
4、综合测试程序：首先统计大量应用程序中的操作，得到不同的操作比例，然后根据这个比例人为生成测试程序。
6.基准测试6.1含义基准测试软件用于测试和预测计算机系统的性能，揭示不同架构机器的优缺点，为用户购买或使用最适合的机器提供决策依据他们的申请要求。
。
基准测试计划试图为评估机器性能提供客观且公正的标准。
6.2全部和部分的分类：有全部标准和部分（ro-标准）两类。
第一个它测试计算机系统的整体性能，它针对特定的应用类别比较不同的计算机系统，因此对于硬件购买者来说非常有用，但它不能揭示计算机系统性能好坏的原因。
后者是测试设备特定方面的特性，如CPU速度、内存速度、I/O速度、操作系统性能、网络特性等。
应用类别：定点性能、浮点性能、Web服务性能、数据处理性能、系统软件性能、科学与工程计算性能6.3主要基准测试lmbench由SGI的larrymcvoy维护操作系统冗余测试和处理器间数据传输的便携式基准测试功能缓存、主内存、网络和磁盘。
Whetstone是一个综合基准测试程序，旨在比较不同计算机的浮点性能。
lmbench专注于对以下内核组件进行基准测试：调度程序、进程管理、通信、网络、内存映射和文件系统。
dhrystone是一个全面的基准测试程序，主要用于测试整数和逻辑运算的性能。
dhrystone无法预测用户程序的性能，这些基准测试程序的主要缺点是它们对编译器敏感。
linpack测试的基准是使用字长为64位的全精度子程序求解100阶线性方程组的速度。
测试结果以mflops（每秒数百万次浮点运算）表示。
该规范最初用于测试CPU性能，现在强调开发能够反映真实应用（例如实际负载等）的性能测试程序，并已扩展到包括客户端/服务器计算、商业应用和I/O。
输出。
子系统等Unixbench是使用最广泛的Unix性能测试工具之一，它是一个小型基准程序，主要研究CPU的浮点计算能力，复制不同大小的文件与不同的缓冲区大小，管道吞吐量，进程创建速度和成本。
系统调用等Linux相关方面的性能测试。
xbench主要测试xwindow图形界面的性能。
iozone文件系统评估工具评估读、写、重读、回写、读回、读-读、fread等一系列文件I/O性能。
fwrite、随机、邮件、mmap、aio-read、aio_write等。
。
它是分析文件系统性能非常有用的工具。
LTP是由最大的Linux性能测试小组linuxtestproject实现的开源测试项目。
该小组专门从事Linux性能测试研究。
该项目收集了几种Linux内核测试工具和相关信息。
其目标是通过在Linux内核测试中引入自动化测试来提高Linux内核的性能。
6.4现状及不足Linux基准测试程序都是小型基准测试程序，测试硬件某一方面的特性，重点关注CPU速度、内存速度、I/O速度和网络特性等某些方面。
ETC。
有很多方面，其中重点是硬件。
如果我们从整个Linux操作系统来看，目前还没有软件可以测试Linux操作系统的整体性能。
目前所有的Linux测试工具都是基于严格的基准测试软件。
对于操作系统来说，可精确测量的点太多了。
编写一个全面的三层自上而下的测试工具需要大量的工作，而且也没有太大的实用价值。
毕竟实现方式差异很大，这不利于在有限的时间内快速得出Linux版本性能的结论。
7.性能评估方法论如何进行性能评估一般来说，一个实用的性能评估解决方案应该包括以下三个方面：1.将系统置于负载压力下进行评估2.衡量系统有效执行特定任务的能力，以及执行特定任务所需的时间，中央处理单元执行特定任务的使用情况。
改进是基于成本效益考虑而进行的。
性能评估分析的目的是帮助开发人员更好、更深入地了解系统，找出系统瓶颈，并做出相应的改进。
八、三种绩效考核技术1、分析（建模）技术分析技术又称建模分析。
在一定的假设下，计算机系统参数与性能指标参数之间存在一定的函数关系，根据工作负载条件列出方程组并用数学方法求解。
2.仿真技术（simulation）仿真技术根据系统潜在的工作负载特征进行评估，创建系统的运行特性；创建工作负载模型；用该语言编写模拟程序来模拟被评估系统的操作；设计模拟实验并选择与目标相关的因素根据评价目标，获取实验值，然后进行统计和分析。
该技术的特点是应用于设计或实际应用中的系统，并且可以与分析技术相结合形成混合系统。
3.测量技术（Measurement）测量技术只能测量已经投入使用的系统，通常采用不同级别的标准化测试。
9、特定工作负载（workload）是模拟实际工作的工作任务。
工作负载必须产生被评估系统的实际工作应用的典型工作任务，并且工作任务必须在系统上产生适当的压力负载。
性能评估工作负载应具有以下基本特征。
可测性、可重复性、稳定性、可写性10、自上而下的分析方法1、系统级：包括处理器、内存、硬盘、网络等（硬件资源）2、应用程序级：包括锁、线程、堆、编程接口应用程序等（软件资源）13.微架构层（microarchitecture）：包括数据队列、环形结构、缓存优化等。
十一、衡量Linux桌面系统性能评价的主要标准和决定因素1、响应时间（elapsedtime）是内核完成某项任务程序）所花费的时间，如磁盘访问、内存访问、等待输入/输出。
2.CPU时间程序在CPU中执行的时间。
几秒钟之内。
3、CPU使用率12、Linux桌面操作系统性能评估的主要基准为评估计算机硬件提供了统一、客观、公平、可比的标准。
1、可信度并不取决于你自己的想象，而必须有业界广泛认可的可靠的理论和事实依据作为支撑。
2.监管不是现有标准和工具的简单组合，而是可以系统地评估整个设备性能的解决方案。
它可以反映整个计算机软硬件的综合处理能力，而不仅仅是软件或硬件。
这意味着在同一硬件平台上的测试可以反映不同操作系统的不同性能，在同一操作系统内。
不同的性能测试在不同的硬件平台上也应该有所不同。
3、综合性是对整个设备整体性能的测试，而不是对具体设备或某一方面能力的简单测试。
4、实用要求：该方法具有实用价值和重要性参考。
5.正义不针对特定利益。
13、如何确定测试负载从偏测理论的角度来看，一个操作系统的基本性能参数有非常多。
基本性能参数测试包括CPU、内存、I/O、网络、操作系统、编译器文件系统和数据库性能指标。
从整体性能测试理论入手会更容易。
主要是确定适当的工作负载来模拟代表性用户操作。
确定工作负载需要一定的理论基础，现有的各种Linux测试工具的实际结果可以作为参考。
14、如何测试Linux操作系统的性能Linux桌面操作系统是近几年来基于Linux内核开发的供用户桌面应用程序使用的操作系统，其内核仍然是基于Linux的，但是很多windows软件已经有了。
对其进行了添加，并且在易用性方面对用户界面进行了重大改进，使其更易于使用且更实用。
Linux性能测试的关键是Linux内核性能测试，Linux内核性能测试可以细化为五个子系统测试。
可以为内核的五个主要子系统设计工作负载。
操作系统概念总结【第三部分】Linux操作系统总结（一）最近简单看了Linux操作系统相关的书籍，主要讲了一些概念性知识，但是并没有深入了解内核及其内部机制。
现在我们来总结一下读完本书所获得的一些知识：Linux最大的魅力在于它支持GPL并以网络为核心。
事实上，操作系统的作用就是有效地整合软件和硬件资源，与用户一起工作。
操作系统提高了开发效率。
我学习Linux的关键是研究和理解它的内核架构。
说起Linux的历史，它最初的版本是由芬兰大学生Linustorvalds开发的，而现在的Linux版本则是集合了很多人的智慧才开发出来的。
Linux承载了很多人对操作系统的期望，比如真正的多任务、虚拟内存、世界上最快的TCP/IP软件、共享库、多用户支持等。
其中许多功能在Windows中不受支持。
Linux继承了Unix的几乎所有特性，同时还具有许多新特性。
可以在主根目录下创建多个用户目录，实现多用户操作。
其文件系统也有很大不同关于Windows。
Linux也有丰富的接口。
其源代码是开放的，可以跨多个平台。
简而言之，Linux的优势在于网络功能和硬件效率。
Linux专门执行较低级别的任务，包括程序级别和用户级别。
与图形界面相比，shell使用起来更加直接、快捷。
Linux下的设备驱动开发更加简单、方便。
从Linux2.0开始，支持多核模式，并引入动态模块技术。
系统在运行过程中可以对内核进行修改，实现了内核的动态可扩展性，但也带来了一些负面影响，即不稳定。
我国的Linux研究仍落后于世界顶尖水平。
Linux内核的发展方向主要基于三个方面：硬件支持、嵌入式系统、分布式系统。
这需要大量的设备驱动程序开发以及在线分布式系统开发。
处理器是中央处理单元。
在处理器系统中，并不存在真正的并发执行，它只是顺序执行的归宿。
优化处理器利用率的关键是程序之间切换的合理顺序。
功能实际上是用户的请求，而在线功能需要不同设备之间交互实现。
Shell命令具有交互性和实时性，可以一次执行一条命令，也可以批量执行脚本命令。
进程是动态执行的程序。
Linux中的流程必须与Windows中的流程保持一致。
每笔交易都有一个唯一的识别号。
进程树清晰地展示了进程之间的关系。
进程控制块PCB包含了大量的处理器和文件系统的信息，很多进程都是基于PCB进行调度的。
Linux中使用虚拟内存的作用就是利用有限的内存发挥主要作用，根据程序运行的局部原理，将物理内存划分成具有一定规则的小块，只有小块需要运行。
在此过程中每次都会将其加载到内存中。
这就需要合理分配内存和外存的关系，将内存中不需要的小块暂时存放在外存中，CPU只访问部分程序。
通过内部和外部记忆多次交换信息而产生的幻觉称为记忆默认。
系统采用分段机制和三级中继机制。
我们知道，操作系统设计的目的是最大限度地利用硬件资源，尽可能让CPU保持在工作状态，这就需要良好的CPU调度。
处理器调度级别从高到低分为作业调度、交换调度、进程调度、线程调度。
作业调度是顶层，用于创建和完成作业；交换调度是指内部存储器和外部存储器之间的操作相互交换；进程调度是指进程不同状态之间的切换，最终线程调度是指处理器是否被占用之间的切换。
外设通常指CPU和内存以外的设备，统称为外设。
通过接口进行统一通信和管理。
设备管理的目的是对多个外部设备进行管理和协调，使它们能够有组织地工作。
在Linux中，设备作为文件进行管理，并且可以通过文件操作来操设备。
设备驱动程序的功能是直接操作设备并为其提供接口。
Linux文件系统是其中非常重要的一部分。
文件系统进行统一的数据和设备管理，为用户命令和系统功能提供统一的服务接口。
文件的系统信息位于过程控制块PCB中。
将设备归档统一管理，提供统一的设备管理界面。
默认文件系统是ext2。
虚拟文件系统位于Linux文件系统层次结构的最顶层，它管理不同的逻辑文件系统，或者容纳不同的逻辑文件系统，以实现其跨平台的特性。
Linux文件系统采用多索引的方式，类似于链表方式，在数据结构中，文件系统中的每个文件、目录、设备都处于同一层级，对应一个i节点。
内存中的节点i是磁盘上节点i的镜像。
目的是减少设备访问次数，提高文件访问效率。
Linux目录本身也是一种文件类型，称为目录文件。
单级目录存在文件命名冲突，而多级目录则使用目录树来记录目录结构。
在文件共享中，一般使用文件的绝对路径来访问文件。
如果您愿意共享文件，必须先返回找到共享的文件。
这种方法效果比较差。
通过改进的文件链接方法共享文件将使目录树形成网络结构。
Linux根目录就是根目录，下面有几个虚拟的子目录。
bin是utilities子目录，存放常用的系统工具；boot子目录存放系统启动时的镜像文件；每个设备在开发子目录中分配一个i节点，该子目录是基本数据子目录，该文件夹存储系统用户密码、网络配置和其他设置文件；Home是用户数据子目录，默认情况下用户登录后会访问该子目录；虚拟文件系统（vfs）统一管理不同类型的文件系统，它不能存在于物理磁盘上，只能存在于内存中，负责管理和控制底层逻辑文件系统，可以支持多种文件系统。
不同的系统提供一个接口，并统一管理多个逻辑文件系统。
总之，差不多学习了Linux操作系统的知识后，我对整个系统的结构和配置有了一定的了解，尤其是Linux特殊的文件系统和存储管理，有了深刻的印象和理解。
以后如果有机会，一定要对Linux的内部结构有更深入的了解。
操作系统概念总结【第四部分】1.什么是并发？相互协作的两个进程需要在某个点协调它们的动作。
一个进程到达此点后，除非另一个进程完成某些操作，否则它必须停止并等待这些操作完成。
这就是进程之间的同步。
什么是互斥？由于两个进程不能同时使用同一关键资源，因此在一个进程使用完该资源之前，另一个进程无法使用该资源。
这种现象称为进程间的互斥。
①同步的主要特点是：一个进程在某一时刻等待另一个进程提供信息，并且两个进程之间存在直接的约束关系，表现为进程进程。
②互斥的主要特征是资源竞争，两个进程之间存在间接约束关系，表现为进程-资源-进程的形式。
2.尝试给出运算p和v的定义。
两个操作p和v是对信号s的具体操作，执行它们的定义如下：p(s):①s:=s-1;②如果s≥0，则调用p(s)的进程继续运行；③如果s<0>v(s):①s:=s+1;②如果s>0，则调用进程v(s)继续运行。
③如果s≥0，则唤醒阻塞队列中等待信号s的第一个进程；称为v(s)，然后继续运行。
如何利用p和v操作实现操作之间的互斥？p和v操作是解决并发和互斥问题的强大工具。
要解决互斥问题，必须采取以下步骤：首先，根据具体问题的描述，列出每个进程将要执行的操作。
其次，设置信号。
在互斥问题中，在临界区之前添加p(s)，在临界区之后添加v(s)。
最后，确定信号的初始值。
在互斥问题中，符号通常取互斥资源的数量。
解释一下信号的物理意义：当信号s>0时，s的值代表某种类型的可用资源的数量。
执行操作p表示当s≥0时申请分配一个单位的资源；这意味着没有可用的资源。
s的绝对值表示信号s的阻塞队列中的进程数。
执行操作v意味着释放一个资源单位。
3、如何使用p、v进程实现进程间同步？p和v操作是解决并发和互斥问题的强大工具。
要解决同步问题，必须遵循以下步骤：首先，根据所提到的问题的描述，列出每个进程将执行的操作。
其次，设置信号。
如果同步问题有多个同步点，设置多个信号，在等待的地方添加p(s)，在发送信号的地方添加v(s)（等待释放）。
最后，确定信号的初始值。
同步问题中，信号的初始值一般设置为0。
同步和互斥中，信号初始值的确定有什么区别：同步问题中，信号的初始值一般设置为0在互斥问题中，通常将信号视为互斥资源的数量。
4.高层沟通起点有哪些优势？在进程之间传输大量信息的能力。
消息缓冲区通信方法中，发送原语和接收原语的主要作用是什么？send原语的作用是复制消息从发送区发送到消息缓冲区，并保存在消息缓冲区队列的末尾，供接收进程使用。
如果接收进程在等待消息时被阻塞，则激活它。
接收原语的作用是将发送方的消息从消息缓冲区复制到接收区，然后从消息队列中删除消息缓冲区。
如果没有消息可接收，您将进入阻塞状态。
5.什么是邮箱？邮箱用于存储消息，消息是从一个进程发送到另一个进程的消息。
邮箱数据结构：邮箱头和邮箱正文。
邮箱头是邮箱的描述部分，邮箱体由若干个格子组成，每个格子可以存储一条消息。
邮箱标题中包含的信息：①邮箱名称②邮箱大小③存储字符数④空单元格数。
如何使用邮箱在两个进程之间进行通信？进程A要向进程B发送消息之前，首先将消息组成一封信，然后调用send原语将信件送给进程B，并将信件放入进程B的邮箱中。
为了从进程A获取消息，进程B可以通过调用接收原语从邮箱请求进程A的消息。
这样就完成了进程A到进程B的通信过程。
6.在网络操作系统中，为什么要使用消息传递通信机制？基于共享变量的通信方法适合于网络中各个节点内的进程之间的通信，而基于消息传递的通信方法则适合于网络中节点之间的进程之间的通信。
通信机制中传递消息的通信方式有哪些？①通信基础②远程过程调用③群组通信。
7.同步的基础知识是什么？当进程调用发送原语时，消息发送完毕后，发送进程会被阻塞，直到消息发送完毕，后续的发送原语语句才能继续执行。
当进程调用接收原语时，它不会立即返回控制权，而是等到消息被实际接收并放置到指定的接收区域后才返回控制并继续执行原语的后续指令。
在此期间，它仍然处于阻塞状态。
上述发送和接收过程称为同步通信原语或阻塞通信原语。
什么原语是异步的吗？发送进程在调用发送原语后不会进入阻塞状态，而是继续执行其后续语句，而不等待消息发送。
使用异步通信原语时，为什么发送方不能在发送消息之前使用缓冲区？因为如果发送进程在发送消息之前，即发送消息的同时使用或修改了原始缓冲区，就会出现错误。
怎么解决呢？有两种方式（应该使用异步原语）：①使用带复制的非阻塞原语，即让内核将消息复制到内核缓冲区并让调用进程继续运行。
②带中断的非阻塞传输，即当消息传输完成后，中断传输过程并通知传输过程此时缓冲区可用。
8.如何保证进程间通信时消息不丢失？为了确保消息被对方接收到，可以使用可靠原语。
具体方法是：客户端向服务器发送请求后，服务器内核向客户端内核返回对此请求的确认。
当客户端内核收到此消息时，它会激活客户端进程。
客户端和服务器之间的一次请求/响应总共需要四个消息：①客户端到服务器的请求②服务器内核到客户端内核的返回确认③服务器到客户端的响应④客户端内核到服务器内核的返回确认。
9、远程过程调用：网络或分布式系统中的任何过程都存在节点A和B当节点A上的进程调用节点B上的进程时，节点A上的进程被挂起，请求的操作在节点B上执行参数form被调用的进程将执行被调用操作的结果返回给调用进程。
这种调用方式称为远程过程调用。
其基本原理是什么？它允许一个节点上的程序调用其他节点上的过程或函数。
例如，节点A上的进程调用节点B上的进程。
调用进程保存在节点A的机器上，被调用的进程在节点B的机器上执行。
消息以参数的形式从调用进程传递到被调用进程，并将被调用进程的执行结果返回给调用进程。
对于程序员来说，他看不到消息传递和I/O处理。
10.RPC透明是什么意思？并指向使远程过程调用尽可能与本地调用类似。
调用进程不应该知道被调用进程正在另一台计算机上执行，反之亦然，被调用进程也不应该知道正在计算机上调用哪个进程。
如何保证这种透明性：为了实现远程过程调用的透明性，在客户端机器上设置了客户端代理，在服务器机器上也设置了服务器代理。
11.简述远程过程调用的步骤。
①客户端进程以通常的方式调用客户端代理。
②客户端代理生成一条消息并将其放入内核中。
③本地内核向远程内核发送消息。
④远程内核将消息发送给服务器代理。
⑤服务器代理从消息包中取出参数并调用服务器。
⑥服务器完成相应的服务，并将结果发送给服务代理。
⑦服务代理将结果编译成消息并保留在内核中。
⑧远程内核向客户端内核发送消息。
⑨客户端内核将消息传送给客户端代理。
⑩客户端代理输出结果并返回给客户端调用软件。
举例说明。
12.尝试解释远程过程调用的优点和缺点。
优点：格式好、使用方便、透明度好。
缺点：缺乏灵活性。
具体实施中还需要解决哪些困难？①系统中不同模型之间的RPC参数不通用。
②一次调用无法多次收到返回结果。
③远程过程调用缺乏传输大量数据的能力。
13.什么是群组沟通？在网络系统中，一组交互的进程称为集群。
发送者通过一次操作向多个接收者发送消息的通信称为组通信。
什么情况下使用？群组通信可用于网络系统中。
群体沟通的主要特点是什么？当消息发送到该群组时，所有群组成员都可以收到该消息。
群组通信是一对多的，即一个发送者和多个接收者。
实施群组通讯？组呼的实现高度依赖于硬件。
在某些网络系统中，可以为组分配专用网络地址。
可以使用多播、广播和单播。

Linux系统proc目录说明

Linux内核提供了一个名为/proc的伪文件系统，用户和应用程序可以通过它访问内核的内部数据结构并在运行时更改内核设置。
/proc文件存在于系统内存中，不占用外部内存空间，以文件系统的形式提供访问系统内核数据的接口。

在/proc下，用户和应用程序可以获取系统信息和修改内核参数。
各种目录和文件提供了有关系统、进程、内存、CPU、文件系统、设备、中断、内存管理等的详细信息。
下面列出了一些主要文件和目录及其用法：

/proc/cmdline：列出启动时加载内核的命令行参数。
/proc/cpuinfo：提供本地CPU的详细信息，包括频率、类型、计算任务等。
/proc/devices：记录与mknod命令相关的系统主要设备的设备号。
/proc/filesystems：列出当前系统支持的文件系统类型。
/proc/interpts：显示中断分配的状态。
/proc/ioports：列出设备的输入和输出注册端口范围。
/proc/kcore：显示内存大小信息，不建议阅读。
/proc/loadavg：提供与uptime命令相关的CPU和I/O状态的负载信息。
/proc/meminfo：显示RAM使用状态信息。
/proc/modules：当前加载的内核模块列表。
/proc/mounts：显示挂载的数据。
/proc/swaps：已使用显示内存分区。
/proc/partitions：记录分区中的块分配信息。
/proc/uptime：显示系统正常运行时间。
/proc/version：显示核心版本和gcc版本。

此外，还有一些设备特定信息的目录，如/proc/bus/、/proc/driver/、/proc/fs/等，它们提供了有关系统总线、驱动程序和.文件系统。

可以通过/proc/N获取特定进程的信息，其中N是进程的PID号。
这些目录包含有关进程状态、命令行、环境变量、可执行命令文件、文件描述符、内存映射、工作目录等的详细信息。

在使用/proc目录时，可以执行一些特定的命令来获取系统信息，例如使用watch、cat、less、top命令。
这些命令提供不同的功能，例如实时监控系统状态、检索特定文件内容、按顺序查看信息等。

总的来说，/proc提供了丰富的系统信息和内核函数访问，是Linux系统管理和调试的重要工具。
了解/proc目录的结构和用途，有助于深入理解Linux内核的运行机制和系统性能。