linux操作系統(tǒng)原理知識(shí)

　　簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Linux是一套免費(fèi)使用和自由傳播的類(lèi)Unix操作系統(tǒng)。Linux操作系統(tǒng)最初的內(nèi)核由芬蘭人Linus Torvalds開(kāi)發(fā)，并采用由全世界的內(nèi)核開(kāi)發(fā)人員在此基礎(chǔ)上更新的方式形成。linux操作系統(tǒng)原理知識(shí)你了解多少呢?下面是相關(guān)的知識(shí)，歡迎閱讀。

　　一、磁盤(pán)的調(diào)度算法

　　磁盤(pán)是可被多個(gè)進(jìn)程共享的設(shè)備。常用的磁盤(pán)調(diào)度算法有：先來(lái)先服務(wù)、最短尋道時(shí)間優(yōu)先、掃描算法和循環(huán)掃描算法等。

　　1.先來(lái)先服務(wù)FCFS算法：這是一種最簡(jiǎn)單的磁盤(pán)調(diào)度算法。它根據(jù)進(jìn)程請(qǐng)求訪(fǎng)問(wèn)磁盤(pán)的先后次序進(jìn)行調(diào)度，平均尋道時(shí)間可能較長(zhǎng)。

　　2.最短尋道時(shí)間優(yōu)先SSTF算法：該算法總是為那些與當(dāng)前磁頭所在的磁道距離最近的請(qǐng)求服務(wù)，這種調(diào)度算法有較好的平均尋道時(shí)間，被廣泛采用。但它可能導(dǎo)致某些進(jìn)程長(zhǎng)時(shí)間的得不到服務(wù)(稱(chēng)之為饑餓現(xiàn)象)

　　3.掃描(SCAN)算法：SCAN算法不僅考慮到欲訪(fǎng)問(wèn)的磁道與當(dāng)前磁道的距離，更優(yōu)先考慮的是磁頭的當(dāng)前移動(dòng)方向，避免了饑餓現(xiàn)象的出現(xiàn)。又稱(chēng)為電梯調(diào)度算法。

　　4.循環(huán)掃描 CSCAN(Circular SCAN)算法：這是SCAN算法的一種變種算法，CSCAN算法規(guī)定磁頭只能單向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)磁頭運(yùn)動(dòng)到最外面的被訪(fǎng)問(wèn)磁道時(shí)，磁頭立即返回到最里面的欲訪(fǎng)的磁道。

　　5.N-Step-SCAN算法

　　在SSTF、SCAN及CSCAN這幾種算法中，都可能出現(xiàn)磁臂停留在某處不動(dòng)的情況。例如，有一個(gè)或幾個(gè)進(jìn)程對(duì)某一磁道有著較高的訪(fǎng)問(wèn)頻率，反復(fù)請(qǐng)求對(duì)某一磁道進(jìn)行I/O，從而壟斷了整個(gè)磁盤(pán)設(shè)備，把這一現(xiàn)象稱(chēng)為“磁臂粘著”。N步SCAN算法是將磁盤(pán)請(qǐng)求隊(duì)列分成若干個(gè)長(zhǎng)度為N的子隊(duì)列，磁盤(pán)調(diào)度將按FCFS算法依次處理這些子隊(duì)列，又按SCAN算法處理隊(duì)列中的每一個(gè)請(qǐng)求，這樣就可避免出現(xiàn)粘著現(xiàn)象。當(dāng) N值取得很大時(shí)，會(huì)使其性能接近于SCAN算法;當(dāng) N=1時(shí)，該算法退化為 FCFS算法。

　　二、外碎片和內(nèi)碎片

　　外碎片，操作系統(tǒng)自己浪費(fèi)的空間一般是外碎片，比如動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配時(shí)用戶(hù)需求多少空間，操作系統(tǒng)就分配多少空間，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生外碎片;再比如分段內(nèi)存管理中每個(gè)段的大小不一，又要連續(xù)分配，此時(shí)容易產(chǎn)生外碎片。用戶(hù)自己浪費(fèi)的空間一般是內(nèi)碎片，比如分頁(yè)機(jī)制中，操作系統(tǒng)給用戶(hù)分配的是整頁(yè)的空間，用戶(hù)可能使用不完，此時(shí)剩余的空間就是內(nèi)碎片�？傊�，如果用戶(hù)要多少就給多少的內(nèi)存管理機(jī)制一般是外碎片，給用戶(hù)分配整頁(yè)或整塊空間的內(nèi)存管理機(jī)制一般是內(nèi)碎片。

　　三、操作系統(tǒng)的時(shí)空互換

　　為了提升系統(tǒng)的性能，操作系統(tǒng)往往會(huì)在時(shí)間、空間上進(jìn)行折衷。比如快表的引入雖然增加了存儲(chǔ)空間的管理，但卻換取了訪(fǎng)存時(shí)間的降低;再比如虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)，由于內(nèi)存空間有限，為了提升內(nèi)存空間，只能利用置換等方法降低程序運(yùn)行的速度，從而提升存儲(chǔ)空間的大小，屬于時(shí)間換空間;再比如，硬盤(pán)的對(duì)換區(qū)，為了提升訪(fǎng)問(wèn)硬盤(pán)數(shù)據(jù)的速度，對(duì)換區(qū)的管理采用連續(xù)空間分配的機(jī)制，雖然浪費(fèi)了空間，但速度卻提升了，屬于空間換時(shí)間。因此如果速度提升了，一般就是空間換時(shí)間，如果速度變慢了，一般就是時(shí)間換空間。那么緩沖區(qū)是什么呢?應(yīng)該是空間換時(shí)間，因?yàn)樵O(shè)備和cpu并行工作了，速度提升了。

　　四、頁(yè)面抖動(dòng)和工作集

　　在頁(yè)面置換過(guò)程中的一種最糟糕的情形是，剛剛換出的頁(yè)面馬上又要換入主存，剛剛換入的頁(yè)面馬上就要換出主存，這種頻繁的頁(yè)面調(diào)度行為稱(chēng)為抖動(dòng)，抖動(dòng)會(huì)大大降低系統(tǒng)效率。工作集(或駐留集)是指在某段時(shí)間間隔內(nèi)，進(jìn)程要訪(fǎng)問(wèn)的頁(yè)面集合。經(jīng)常被使用的頁(yè)面需要在工作集中，而長(zhǎng)期不被使用的頁(yè)面要從工作集中被丟棄。為了防止系統(tǒng)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，需要選擇合適的工作集大小。工作集模型的原理是：讓操作系統(tǒng)跟蹤每個(gè)進(jìn)程的工作集，并為進(jìn)程分配大于其工作集的物理塊。

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