linux-实现令人惊叹的原理-Linux管道-原理-管道 (linux系统)

教程大全 2025-07-19 07:02:16 浏览

Linux管道是Linux操作系统中一种重要的技术。它是可以在用户空间或内核空间之间实现数据传输的一种数据通道,可以帮助系统管理员更有效地管理和使用Linux系统。

Linux管道是简单而高效的,用于在控制台下执行多个命令的有效数据通道。在Linux管道中,一个进程的输出(通常是标准输出)被另一个进程的标准输入接收。管道只能在本地进程之间使用,并且只允许数据单向流动。

下面是实现Linux管道的一些代码片段:

// 例:查看计算机硬件列表sudo lshw | grep 'description:'// 例:在ubuntu系统中查找并列出当前目录下的所有档案ls -l | grep ".*\.txt$"

上面的代码片段使用了Linux管道的核心概念:一个进程的输出作为另一个进程的输入。这对系统管理员来说,是一种免费的工具,可以极大地提高多个命令的处理效率、改善性能、降低成本和实现各种数据处理任务。

Linux管道也可以用于多个文本文件之间发送数据,让文本文件之间形成管道传输,从而实现更有效的数据传输和处理。

总而言之,Linux管道是一个厉害的概念,可以实现惊人的效果。它能提高多个命令的处理效率,改善系统性能,降低成本,创造更多的数据处理任务。

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如何在Linux操作系统下检测内存泄漏

linux

Linux操作系统应用专区1.开发背景:在 Windows 下使用 VC 编程时,我们通常需要 DEBUG 模式下运行程序,而后调试器将在退出程序时,打印出程序运行过程中在堆上分配而没有释放的内存信息,其中包括代码文件名、行号以及内存大小。 该功能是 MFC Framework 提供的内置机制,封装在其类结构体系内部。 在 Linux 或者 Unix 下,我们的 C++ 程序缺乏相应的手段来检测内存信息,而只能使用 top 指令观察进程的动态内存总额。 而且程序退出时,我们无法获知任何内存泄漏信息。 为了更好的辅助在 linux 下程序开发,我们在我们的类库项目中设计并实现了一个内存检测子系统。 下文将简述 C++ 中的 new 和 delete 的基本原理,并讲述了内存检测子系统的实现原理、实现中的技巧,并对内存泄漏检测的高级话题进行了讨论。 2.New和delete的原理当我们在程序中写下 new 和 delete 时,我们实际上调用的是 C++ 语言内置的 new operator 和 delete operator。 所谓语言内置就是说我们不能更改其含义,它的功能总是一致的。 以 new operator 为例,它总是先分配足够的内存,而后再调用相应的类型的构造函数初始化该内存。 而 delete operator 总是先调用该类型的析构函数,而后释放内存(图1)。 我们能够施加影响力的事实上就是 new operator 和 delete operator 执行过程中分配和释放内存的方法。 new operator 为分配内存所调用的函数名字是 operator new,其通常的形式是 void * operator new(size_t size); 其返回值类型是 void*,因为这个函数返回一个未经处理(raw)的指针,未初始化的内存。 参数 size 确定分配多少内存,你能增加额外的参数重载函数 operator new,但是第一个参数类型必须是 size_t。 delete operator 为释放内存所调用的函数名字是 operator delete,其通常的形式是 void operator delete(void *memoryToBeDeallocated);它释放传入的参数所指向的一片内存区。 这里有一个问题,就是当我们调用 new operator 分配内存时,有一个 size 参数表明需要分配多大的内存。 但是当调用 delete operator 时,却没有类似的参数,那么 delete operator 如何能够知道需要释放该指针指向的内存块的大小呢?答案是:对于系统自有的数据类型,语言本身就能区分内存块的大小,而对于自定义数据类型(如我们自定义的类),则 operator new 和 operator delete 之间需要互相传递信息。 当我们使用 operator new 为一个自定义类型对象分配内存时,实际上我们得到的内存要比实际对象的内存大一些,这些内存除了要存储对象数据外,还需要记录这片内存的大小,此方法称为 cookie。 这一点上的实现依据不同的编译器不同。 (例如 MFC 选择在所分配内存的头部存储对象实际数据,而后面的部分存储边界标志和内存大小信息。 g++ 则采用在所分配内存的头 4 个自己存储相关信息,而后面的内存存储对象实际数据。 )当我们使用 delete operator 进行内存释放操作时,delete operator 就可以根据这些信息正确的释放指针所指向的内存块。 以上论述的是对于单个对象的内存分配/释放,当我们为数组分配/释放内存时,虽然我们仍然使用 new operator 和 delete operator,但是其内部行为却有不同:new operator 调用了operator new 的数组版的兄弟- operator new[],而后针对每一个数组成员调用构造函数。 而 delete operator 先对每一个数组成员调用析构函数,而后调用 operator delete[] 来释放内存。 需要注意的是,当我们创建或释放由自定义数据类型所构成的数组时,编译器为了能够标识出在 operator delete[] 中所需释放的内存块的大小,也使用了编译器相关的 cookie 技术。

linux系统工程师需要掌握点什么,工作环境是什么样的。。。

了解linux的运行原理,系统管理,比如装linux系统、检查运行情况、硬盘配置、故障处理。 大部分工作情况是解决linux运行问题。

linux的内核运行原理是怎么样的呢?如何从开机,到加载内核镜像到内存?

当PC启动时,Intel系列的CPU首先进入的是实模式,并开始执行位于地址0xFFFF0处的代码,也就是ROM-BIOS起始位置的代码。 BIOS先进行一系列的系统自检,然后初始化位于地址0的中断向量表。 最后BIOS将启动盘的第一个扇区装入到0x7C00,并开始执行此处的代码。 这就是对内核初始化过程的一个最简单的描述。 最初,linux核心的最开始部分是用8086汇编语言编写的。 当开始运行时,核心将自己装入到绝对地址0x,再将其后的2k字节装入到地址0x处,最后将核心的其余部分装入到0x。 当系统装入时,会显示Loading...信息。 装入完成后,控制转向另一个实模式下的汇编语言代码boot/Setup.S。 Setup部分首先设置一些系统的硬件设备,然后将核心从0x处移至0x1000处。 这时系统转入保护模式,开始执行位于0x1000处的代码。 接下来是内核的解压缩。 0x1000处的代码来自于文件Boot/head.S,它用来初始化寄存器和调用decompress_kernel( )程序。 decompress_kernel( )程序由Boot/inflate.c,Boot/unzip.c和Boot../misc.c组成。 解压缩后的数据被装入到了0x处,这也是linux不能在内存小于2M的环境下运行的主要原因。 解压后的代码在0x处开始执行,紧接着所有的32位的设置都将完成: IDT、GDT和LDT将被装入,处理器初始化完毕,设置好内存页面,最终调用start_kernel过程。 这大概是整个内核中最为复杂的部分。 [系统开始运行]linux kernel 最早的C代码从汇编标记startup_32开始执行startup_32:start_kernellock_kerneltrap_initinit_IRQsched_initsoftirq_inittime_initconsole_init#ifdef CONFIG_MODULESinit_modules#endifkmem_cache_initsticalibrate_delaymem_initkmem_cache_sizes_initpgtable_cache_initfork_initproc_caches_initvfs_caches_initBuffer_initpage_cache_initsignals_init#ifdef CONFIG_PROC_FSproc_root_init#endif#if defined(CONFIG_SYSVIPC)ipc_init#endifcheck_bugssmp_initrest_initkernel_threadunlock_kernelcpu_idle・startup_32 [arch/i386/kernel/head.S]・start_kernel [init/main.c]・lock_kernel [include/asm/smplock.h]・trap_init [arch/i386/kernel/traps.c]・init_IRQ [arch/i386/kernel/i8259.c]・sched_init [kernel/sched.c]・softirq_init [kernel/softirq.c]・time_init [arch/i386/kernel/time.c]・console_init [drivers/char/tty_io.c]・init_modules [kernel/module.c]・kmem_cache_init [mm/slab.c]・sti [include/asm/system.h]・calibrate_delay [init/main.c]・mem_init [arch/i386/mm/init.c]・kmem_cache_sizes_init [mm/slab.c]・pgtable_cache_init [arch/i386/mm/init.c]・fork_init [kernel/fork.c]・proc_caches_init・vfs_caches_init [fs/dcache.c]・buffer_init [fs/buffer.c]・page_cache_init [mm/filemap.c]・signals_init [kernel/signal.c]・proc_root_init [fs/proc/root.c]・ipc_init [ipc/util.c]・check_bugs [include/asm/bugs.h]・smp_init [init/main.c]・rest_init・kernel_thread [arch/i386/kernel/process.c]・unlock_kernel [include/asm/smplock.h]・cpu_idle [arch/i386/kernel/process.c]start_kernel( )程序用于初始化系统内核的各个部分,包括:*设置内存边界,调用paging_init( )初始化内存页面。 *初始化陷阱,中断通道和调度。 *对命令行进行语法分析。 *初始化设备驱动程序和磁盘缓冲区。 *校对延迟循环。 最后的functionrest_init 作了以下工作:・开辟内核线程init・调用unlock_kernel・建立内核运行的cpu_idle环, 如果没有调度,就一直死循环实际上start_kernel永远不能终止.它会无穷地循环执行cpu_idle.最后,系统核心转向move_to_user_mode( ),以便创建初始化进程(init)。 此后,进程0开始进入无限循环。 初始化进程开始执行/etc/init、/bin/init 或/sbin /init中的一个之后,系统内核就不再对程序进行直接控制了。 之后系统内核的作用主要是给进程提供系统调用,以及提供异步中断事件的处理。 多任务机制已经建立起来,并开始处理多个用户的登录和fork( )创建的进程。 [init]init是第一个进程,或者说内核线程initlock_kerneldo_basic_setupmtrr_initsysctl_initpci_initsock_initstart_context_threaddo_init_calls(*call())-> kswapd_initprepare_namespacefree_initmemunlock_kernelexecve[目录]--------------------------------------------------------------------------------启动步骤系统引导:涉及的文件./arch/$ARCH/boot/bootsect.s./arch/$ARCH/boot/.S这个程序是linux kernel的第一个程序,包括了linux自己的bootstrap程序,但是在说明这个程序前,必须先说明一般IBM PC开机时的动作(此处的开机是指打开PC的电源):一般PC在电源一开时,是由内存中地址FFFF:0000开始执行(这个地址一定在ROM BIOS中,ROM BIOS一般是在FEOOOh到FFFFFh中),而此处的内容则是一个jump指令,jump到另一个位於ROM BIOS中的位置,开始执行一系列的动作,包括了检查RAM,keyboard,显示器,软硬磁盘等等,这些动作是由系统测试代码(system test code)来执行的,随着制作BIOS厂商的不同而会有些许差异,但都是大同小异,读者可自行观察自家机器开机时,萤幕上所显示的检查讯息。 紧接着系统测试码之后,控制权会转移给ROM中的启动程序(ROM bootstrap routine),这个程序会将磁盘上的第零轨第零扇区读入内存中(这就是一般所谓的boot sector,如果你曾接触过电脑病毒,就大概听过它的大名),至於被读到内存的哪里呢? --绝对位置07C0:0000(即07C00h处),这是IBM系列PC的特性。 而位在linux开机磁盘的boot sector上的正是linux的bootsect程序,也就是说,bootsect是第一个被读入内存中并执行的程序。 现在,我们可以开始来看看到底bootsect做了什么。 第一步首先,bootsect将它自己从被ROM BIOS载入的绝对地址0x7C00处搬到0x处,然后利用一个jmpi(jump indirectly)的指令,跳到新位置的jmpi的下一行去执行,第二步接着,将其他segment registers包括DS,ES,SS都指向0x9000这个位置,与CS看齐。 另外将SP及DX指向一任意位移地址( offset ),这个地址等一下会用来存放磁盘参数表(Disk para- meter table )第三步接着利用BIOS中断服务int 13h的第0号功能,重置磁盘控制器,使得刚才的设定发挥功能。 第四步完成重置磁盘控制器之后,bootsect就从磁盘上读入紧邻着bootsect的setup程序,也就是setup.S,此读入动作是利用BIOS中断服务int 13h的第2号功能。 setup的image将会读入至程序所指定的内存绝对地址0x处,也就是在内存中紧邻着bootsect 所在的位置。 待setup的image读入内存后,利用BIOS中断服务int 13h的第8号功能读取目前磁盘的参数。 第五步再来,就要读入真正linux的kernel了,也就是你可以在linux的根目录下看到的vmlinuz 。 在读入前,将会先呼叫BIOS中断服务int 10h 的第3号功能,读取游标位置,之后再呼叫BIOS 中断服务int 10h的第13h号功能,在萤幕上输出字串Loading,这个字串在boot linux时都会首先被看到,相信大家应该觉得很眼熟吧。 第六步接下来做的事是检查root device,之后就仿照一开始的方法,利用indirectjump 跳至刚刚已读入的setup部份第七步setup.S完成在实模式下版本检查,并将硬盘,鼠标,内存参数写入到 INITSEG中,并负责进入保护模式。 第八步操作系统的初始化。

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