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了解Linux操作系统 (四) 硬盘I/O子系统

在处理器进行解码和执行指令之前,数据必须通过某种方式从硬盘盘片的扇区里被读到处理器的缓存和寄存器中。之后执行结果还可能被写回硬盘。下面我们将简单地介绍一下Linux硬盘I/O子系统,以便更好地认识这个对系统性能产生很大影响的组件。

I/O子系统架构
图1-18展示了I/O子系统架构的基本概念。

为了使您能对I/O子系统的运作有个整体的认识,我们以写数据到硬盘作为例子。下面的步骤概述了当硬盘执行写操作的基本操作。这里假设存储于硬盘片某个扇区上的数据已经被读取到分页缓存中。

1. 进程使用write()系统调用发出写文件的请求。

2. 内核更新映射此文件的分页缓存。

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了解Linux操作系统 (三) Linux文件系统

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作为开源操作系统,Linux 一个很大优势就是支持多种文件系统。现代 Linux 内核几乎支持计算机系统曾使用过每一款文件系统,从基本的FAT到诸如JFS(Journaling File System)之类的高性能文件系统。不过,因为Ext2、Ext3和ReiserFS是大多数 Linux 发行版的原生文件系统(ReiserFS只有使用在Novell SUSE Linux上才能获得商业支持),所以在本文中我们主要了解这些文件系统的有关特性,其它鲜少使用的文件系统只略作说明。关于文件系统和硬盘子系统,参见 “调优硬盘子系统”

虚拟文件系统 VFS
虚拟文件系统VFS它是内核的一个子系统,提供了一个通用文件系统模型,该模型囊括了所能见到的文件系统常用功能和行为,并为应用程序提供一致性的文件系统接口,安装的所有物理文件系统不但依赖于VFS共存,而且也依靠VFS协同工作。

虚拟文件系统位于用户进程与各种Linux文件系统之间,作为一个抽象接口层,它提供用于访问文件系统对象的通用对象模型(如i-node、文件对象、页缓存、目录条目等等)和方法,对于用户进程来说,它屏蔽了文件系统之间的差异。用户进程不需要知道使用的是哪个文件系统,也不需要了解不同的文件系统需要呼叫哪个系统调用。

图14 阐明了VFS的概念。

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了解Linux操作系统 (二)Linux内存架构

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为了执行进程,Linux 内核会为请求的进程分配一段内存区域。进程用这段内存作为工作区来执行所请求的工作。这就像你申请了一张办公桌,你可以在桌面上摆放工作所需的纸张、文件和备忘录。不同之处是 Linux 内核采用动态的方法来分配内存空间。在内存大小通常是有限的情况下有时进程的数量会达到数万个,Linux 内核必须有效地来管控内存。在本章节中,我们会介绍内存的结构、地址分布,以及Linux是怎样有效地管理内存空间的。

物理内存与虚拟内存

如今我们面临选择 32 位系统或者 64 位系统的问题。对于企业级用户来说,最重要的区别就是虚拟内存地址是否可以超过 4GB。从性能角度来看,弄明白32 位和64 位 Linux 内核是怎么样将物理内存映射到虚拟内存是非常有意思的。

在图1-10中,你可以很明显的看出 32 位系统和 64 位系统在内存地址分配上的不同之处。关于物理内存映射到虚拟内存的详细内容已超出本文的范畴,本文将只着重介绍Linux内存结构的部分细节。

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了解Linux操作系统 (一)进程管理

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前言
Linux 是一种由全世界开发者共同开发的开源操作系统。其源代码可以自由获取并可以在 GNU GPL 授权下使用。有很多公司提供不同的系统发行版供用户使用,如Redhat和Novell SUSE。大部分桌面发行版都可以从网站上免费下载,但服务器版一般是需要购买的。

在过去的几年里,Linux 被世界上许多公司的数据中心所使用。如今 Linux 操作系统为科学领域和企业用户所认可。它已经成为一种多种用途的操作系统。你能在多种嵌入式设备中发现它,如:防火墙、手机或电脑主机。所以 Linux 的性能对于科学领域和企业用户来说已经成为一个热门议题。然而一个操作系统可能被用来计算全球的天气预报或者被用来运行数据库等多种用途,Linux 必须能够为各种可能的使用情境提供优良性能。大多数 Linux 发行版含有常规的调校参数来满足所有用户。

IBM 意识到作为一种操作系统,Linux 非常适合在 IBM 系统之上运行企业级应用。大多数企业应用现在都可以运行在 Linux 上,包括文件服务器、打印服务器、数据库服务器、Web服务器、以及沟通和邮件服务器。

在企业级服务器运行 Linux 时需要对其性能进行监控,在必要时需要对服务器进行调优以消除影响用户的性能瓶颈。本红皮书将介绍一些调优 Linux 的方法、监控分析服务器性能的工具、以及对于特定应用的关键性能参数。本文目的是说明怎样分析和调校 Linux 操作系统,从而为在系统上运行的各种不同应用提供优良的性能。

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