Quel est le principe du système d'exploitation Linux

Titre : Une exploration approfondie des principes et des exemples de code du système d'exploitation Linux

Introduction : Le système d'exploitation Linux a été largement utilisé dans le domaine informatique en raison de ses avantages tels que la stabilité, la sécurité et l'open source. Cet article explorera en profondeur les principes du système d'exploitation Linux, notamment la gestion des processus, le système de fichiers, la gestion de la mémoire, etc., et joindra des exemples de code spécifiques pour aider les lecteurs à mieux comprendre le principe de fonctionnement du système d'exploitation Linux.

1. Gestion des processus

Un processus est l'unité de base qui s'exécute comme un programme dans le système d'exploitation Linux. Linux garantit l'allocation et la planification raisonnables des ressources système grâce à la gestion des processus.

1. Création de processus :

La création de processus implique l'appel système fork(), qui crée un processus enfant en copiant l'espace d'adressage, le descripteur de fichier, etc. du processus parent. L'exemple de code spécifique est le suivant :

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        fprintf(stderr, "Fork failed");
        exit(-1);
    }
    else if (pid == 0)
    {
        printf("This is child process
");
    }
    else
    {
        printf("This is parent process
");
    }
    return 0;
}

2. Planification du processus :

Le planificateur Linux détermine le processus en cours d'exécution en fonction de la priorité et de la politique de planification du processus. La planification des processus est effectuée via le module du noyau du planificateur. Ce qui suit est un exemple de code simple de planification multi-processus :

#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

void signal_handler(int signum)
{
    printf("Received signal: %d
", signum);
}

int main()
{
    signal(SIGINT, signal_handler);
    signal(SIGQUIT, signal_handler);
    while (1)
    {
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

2. Système de fichiers

Le système de fichiers est le mécanisme utilisé pour gérer les fichiers et les répertoires dans le système d'exploitation Linux. Linux adopte une structure de système de fichiers arborescente, partant du répertoire racine et organisant les fichiers via la structure de répertoires.

1. Lecture de fichiers :

La lecture de fichiers s'effectue en ouvrant le descripteur de fichier et en lisant le contenu du fichier. Voici un exemple de code simple pour la lecture de fichiers :

#include <stdio.h>

int main()
{
    FILE *fp;
    char c;

    fp = fopen("test.txt", "r");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("Error opening file
");
        return -1;
    }

    while ((c = fgetc(fp)) != EOF)
    {
        printf("%c", c);
    }

    fclose(fp);
    return 0;
}

2. Écriture de fichiers :

L'écriture de fichiers est effectuée en ouvrant un descripteur de fichier et en écrivant le contenu du fichier. Ce qui suit est un exemple de code simple d'écriture de fichier :

#include <stdio.h>

int main()
{
    FILE *fp;

    fp = fopen("test.txt", "w");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("Error opening file
");
        return -1;
    }

    fprintf(fp, "Hello World!");

    fclose(fp);
    return 0;
}

3. Gestion de la mémoire

La gestion de la mémoire est le mécanisme utilisé dans le système d'exploitation Linux pour gérer la mémoire système. Linux fournit un espace mémoire plus grand via la mémoire virtuelle et utilise des tables de pages pour la traduction et la protection des adresses.

1. Allocation de mémoire :

Linux fournit une variété de fonctions d'allocation de mémoire, telles que malloc, calloc, etc. Ce qui suit est un exemple de code simple d'allocation de mémoire dynamique :

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    int *ptr;
    ptr = (int *)malloc(10 * sizeof(int));
    if (ptr == NULL)
    {
        printf("Error allocating memory
");
        return -1;
    }

    // 使用分配的内存
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        ptr[i] = i;
    }

    free(ptr);
    return 0;
}

2. Protection de la mémoire :

Linux assure la protection de la mémoire des processus via des tables de pages, y compris les autorisations de lecture, d'écriture, d'exécution et autres. Ce qui suit est un exemple de code simple de protection de la mémoire :

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>

int main()
{
    int *ptr;
    ptr = mmap(NULL, sizeof(int) * 10, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
    if (ptr == MAP_FAILED)
    {
        printf("Error mapping memory
");
        return -1;
    }

    // 使用内存
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        ptr[i] = i;
    }

    // 设置只读权限
    if (mprotect(ptr, sizeof(int) * 10, PROT_READ) == -1)
    {
        printf("Error protecting memory
");
        return -1;
    }

    munmap(ptr, sizeof(int) * 10);
    return 0;
}

Conclusion :

Cet article présente brièvement les principes du système d'exploitation Linux, y compris la gestion des processus, le système de fichiers et la gestion de la mémoire, et joint des exemples de code correspondants. Une compréhension approfondie des principes du système d'exploitation Linux est cruciale pour le personnel de développement, d'exploitation et de maintenance. J'espère que cet article pourra être utile aux lecteurs.

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