深入解析Linux消息原理，从底层原理揭示Linux消息机制的工作方式和实现原理。 (linux消息原理)
深入解析Linux消息原理：从底层原理揭示Linux消息机制的工作方式和实现原理
Linux系统是一种模块化操作系统，它拥有强大的内核和丰富的命令行工具，可以支持各种各样的应用程序和服务。其中消息机制是一种非常重要的通信方式，它可以让应用程序之间进行高效的交互和协作。本文将深入解析Linux消息原理，从底层原理揭示Linux消息机制的工作方式和实现原理，以及它在实际应用中的应用场景和优缺点。
一、消息原理的基本概念和工作方式
消息机制是一种进程间通信的方式，它通过建立一个中间层来传递消息，不同的进程可以通过这个中间层来进行交流。每个进程都可以发送和接收消息，而消息则是一个有特定格式的数据块。消息机制通常分为两种类型：共享内存和消息队列。
共享内存是一种将内存空间映射到多个进程中的机制，这样进程之间可以共享同一块内存。在消息机制中，共享内存被用来传递数据，每个进程都可以访问这个共享内存区域，然后将需要发送的消息写入共享内存中，接收进程则通过读取共享内存中的数据来接收消息。
消息队列则是一种将消息缓存在一个队列中的机制，发送进程将消息写入队列中，接收进程则从队列中取出消息，这样可以保证消息的顺序性和可靠性。消息队列还可以设置优先级，从而保证高优先级的消息优先被处理。
二、Linux消息机制的实现原理
Linux消息机制的实现原理主要是通过内核中的IPC机制来实现的。IPC机制（Inter-Process Communication，进程间通信）是进程间传递信息的一种机制，包括共享内存、消息队列和信号量等。Linux内核中的IPC机制是基于内核态和用户态之间的交互实现的，它通过系统调用的方式将用户态的数据传递到内核态，再通过内核态将数据传递到目标进程的用户态。
Linux系统中的消息机制主要包括以下几个组件：
1.消息队列
消息队列是一种进程间通信方式，它采用先进先出的方式管理消息，支持多个进程同时读写同一个队列。消息队列是多个进程之间传递消息的重要载体，通过这个机制，多个进程之间可以进行异步通信，从而提高了整体效率。
2.消息结构体
消息结构体是一个用来存储消息数据的数据结构，它包含了消息的类型、优先级、长度和数据等信息。通过消息结构体，可以让接收进程知道如何解析接收到的消息，从而有效地辨别不同类型的消息。
3.系统调用
系统调用是将用户态的请求传递到内核态的一种方式，通过系统调用可以让用户态程序与内核态程序之间进行交互，从而实现不同的功能。在消息机制中，系统调用被用于发送和接收消息，通过调用msgsnd和msgrcv等系统调用，我们可以实现向消息队列中发送和接收消息的功能。
三、Linux消息机制的应用场景和优缺点
消息机制是一种高效的进程间通信方式，它可以允许进程在独立运行的同时进行协作和交互。在实际应用中，消息机制被广泛应用于分布式计算、网络通信、进程调度等场景中。
消息机制的优点主要有以下几个方面：
1.高效性
消息机制是一种低开销、高效率的进程间通信方式，减少了进程间数据复制的次数，缩短了通信的延迟。
2.可靠性
消息机制可以进行消息的重复检查和优先级的控制，从而保证消息的可靠性和一致性。
3.可扩展性
消息机制可以支持多进程并发处理，从而实现系统的可扩展性和高并发性能。
但同时，消息机制也存在一些缺点：
1.灵活性较差
消息机制需要预先定义消息的类型和格式，无法灵活适应应用场景的变化，需要根据不同的需求进行定制和扩展。
2.安全性问题
消息机制可以容易地受到黑客攻击或者洪水攻击，从而导致系统的崩溃或数据泄露等安全问题。
3.可维护性差
消息机制需要维护复杂的消息队列管理和消息处理机制，需要进行长期的维护和管理工作，成本较高。
综上所述，Linux消息机制在实际应用中是一种非常重要的通信方式，它可以提高系统的效率、可靠性和可扩展性。但同时，也需要注意它的缺陷和不足，做好系统安全和可维护性的管理工作，从而发挥消息机制的更大价值。
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linux驱动程序结构框架及工作原理分别是什么？
一、Linux device driver 的概念\x0d\x0a\x0d\x0a 系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接枣圆口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节，这样在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分，它完成以下的功能:\x0d\x0a\x0d\x0a 1、对设早岩裤备初始化和释放；\x0d\x0a\x0d\x0a 2、把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据；\x0d\x0a\x0d\x0a 3、读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据；\x0d\x0a\x0d\x0a 4、检测和处理设备出现的错误。\x0d\x0a\x0d\x0a 在Linux操作系统下有三类主要的设备文件类型，一是字符设备，二是块设备，三是网络设备。字符设备和块设备的主要区别是:在对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件I/O一般就紧接着发生了，块设备则不然，它利用一块系统内存作缓冲区，当用户进程对设备请求能满足用户的要求，就返回请求的数据，如果不能，就调用请求函数来进行实际的I/O操作。块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的，以免耗费过多的CPU时间来陆简等待。\x0d\x0a\x0d\x0a 已经提到，用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道。每个设备文件都都有其文件属性(c/b)，表示是字符设备还是块设备?另外每个文件都有两个设备号，之一个是主设备号，标识驱动程序，第二个是从设备号，标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备，比如有两个软盘，就可以用从设备号来区分他们。设备文件的的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致，否则用户进程将无法访问到驱动程序。\x0d\x0a\x0d\x0a 最后必须提到的是，在用户进程调用驱动程序时，系统进入核心态，这时不再是抢先式调度。也就是说，系统必须在你的驱动程序的子函数返回后才能进行其他的工作。如果你的驱动程序陷入死循环，不幸的是你只有重新启动机器了，然后就是漫长的fsck。\x0d\x0a\x0d\x0a 二、实例剖析\x0d\x0a\x0d\x0a 我们来写一个最简单的字符设备驱动程序。虽然它什么也不做，但是通过它可以了解Linux的设备驱动程序的工作原理。把下面的C代码输入机器，你就会获得一个真正的设备驱动程序。\x0d\x0a\x0d\x0a 由于用户进程是通过设备文件同硬件打交道，对设备文件的操作方式不外乎就是一些系统调用，如 open，read，write，close?， 注意，不是fopen， fread，但是如何把系统调用和驱动程序关联起来呢?这需要了解一个非常关键的数据结构：\x0d\x0a\x0d\x0a STruct file_operatiONs {\x0d\x0a\x0d\x0a int (*seek) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);\x0d\x0a\x0d\x0a int (*read) (struct inode * ，struct file *， char ，int);\x0d\x0a\x0d\x0a int (*write) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);\x0d\x0a\x0d\x0a int (*readdir) (struct inode * ，struct file *， struct dirent * ，int);\x0d\x0a\x0d\x0a int (*select) (struct inode * ，struct file *， int ，select_table *);\x0d\x0a\x0d\x0a int (*ioctl) (struct inode * ，struct file *， unsined int ，unsigned long);\x0d\x0a\x0d\x0a int (*mmap) (struct inode * ，struct file *， struct vm_area_struct *);\x0d\x0a\x0d\x0a int (*open) (struct inode * ，struct file *);\x0d\x0a\x0d\x0a int (*release) (struct inode * ，struct file *);\x0d\x0a\x0d\x0a int (*fsync) (struct inode * ，struct file *);\x0d\x0a\x0d\x0a int (*fasync) (struct inode * ，struct file *，int);\x0d\x0a\x0d\x0a int (*check_media_change) (struct inode * ，struct file *);\x0d\x0a\x0d\x0a int (*revalidate) (dev_t dev);\x0d\x0a\x0d\x0a }\x0d\x0a\x0d\x0a 这个结构的每一个成员的名字都对应着一个系统调用。用户进程利用系统调用在对设备文件进行诸如read/write操作时，系统调用通过设备文件的主设备号找到相应的设备驱动程序，然后读取这个数据结构相应的函数指针，接着把控制权交给该函数。这是linux的设备驱动程序工作的基本原理。既然是这样，则编写设备驱动程序的主要工作就是编写子函数，并填充file_operations的各个域。\x0d\x0a\x0d\x0a 下面就开始写子程序。\x0d\x0a\x0d\x0a #include
基本的类型定义\x0d\x0a\x0d\x0a #include
文件系统使用相关的头文件\x0d\x0a\x0d\x0a #include
\x0d\x0a\x0d\x0a #include
\x0d\x0a\x0d\x0a #include
\x0d\x0a\x0d\x0a unsigned int test_major = 0;\x0d\x0a\x0d\x0a static int read_test(struct inode *inode，struct file *file，char *buf，int count)\x0d\x0a\x0d\x0a {\x0d\x0a\x0d\x0a int left; 用户空间和内核空间\x0d\x0a\x0d\x0a if (verify_area(VERIFY_WRITE，buf，count) == -EFAULT )\x0d\x0a\x0d\x0a return -EFAULT;\x0d\x0a\x0d\x0a for(left = count ; left > 0 ; left–)\x0d\x0a\x0d\x0a {\x0d\x0a\x0d\x0a __put_user(1，buf，1);\x0d\x0a\x0d\x0a buf++;\x0d\x0a\x0d\x0a }\x0d\x0a\x0d\x0a return count;\x0d\x0a\x0d\x0a }\x0d\x0a\x0d\x0a 这个函数是为read调用准备的。当调用read时，read_test()被调用，它把用户的缓冲区全部写1。buf 是read调用的一个参数。它是用户进程空间的一个地址。但是在read_test被调用时，系统进入核心态。所以不能使用buf这个地址，必须用__put_user()，这是kernel提供的一个函数，用于向用户传送数据。另外还有很多类似功能的函数。请参考，在向用户空间拷贝数据之前，必须验证buf是否可用。这就用到函数verify_area。为了验证BUF是否可以用。\x0d\x0a\x0d\x0a static int write_test(struct inode *inode，struct file *file，const char *buf，int count)\x0d\x0a\x0d\x0a {\x0d\x0a\x0d\x0a return count;\x0d\x0a\x0d\x0a }\x0d\x0a\x0d\x0a static int open_test(struct inode *inode，struct file *file )\x0d\x0a\x0d\x0a {\x0d\x0a\x0d\x0a MOD_INC_USE_COUNT; 模块计数加以，表示当前内核有个设备加载内核当中去\x0d\x0a\x0d\x0a return 0;\x0d\x0a\x0d\x0a }\x0d\x0a\x0d\x0a static void release_test(struct inode *inode，struct file *file )\x0d\x0a\x0d\x0a {\x0d\x0a\x0d\x0a MOD_DEC_USE_COUNT;\x0d\x0a\x0d\x0a }\x0d\x0a\x0d\x0a 这几个函数都是空操作。实际调用发生时什么也不做，他们仅仅为下面的结构提供函数指针。\x0d\x0a\x0d\x0a struct file_operations test_fops = {?\x0d\x0a\x0d\x0a read_test，\x0d\x0a\x0d\x0a write_test，\x0d\x0a\x0d\x0a open_test，\x0d\x0a\x0d\x0a release_test，\x0d\x0a\x0d\x0a };\x0d\x0a\x0d\x0a 设备驱动程序的主体可以说是写好了。现在要把驱动程序嵌入内核。驱动程序可以按照两种方式编译。一种是编译进kernel，另一种是编译成模块(modules)，如果编译进内核的话，会增加内核的大小，还要改动内核的源文件，而且不能动态的卸载，不利于调试，所以推荐使用模块方式。\x0d\x0a\x0d\x0a int init_module(void)\x0d\x0a\x0d\x0a {\x0d\x0a\x0d\x0a int result;\x0d\x0a\x0d\x0a result = register_chrdev(0， “test”， &test_fops); 对设备操作的整个接口\x0d\x0a\x0d\x0a if (result
\x0d\x0a\x0d\x0a #include
\x0d\x0a\x0d\x0a #include
\x0d\x0a\x0d\x0a #include
\x0d\x0a\x0d\x0a main()\x0d\x0a\x0d\x0a {\x0d\x0a\x0d\x0a int testdev;\x0d\x0a\x0d\x0a int i;\x0d\x0a\x0d\x0a char buf;\x0d\x0a\x0d\x0a testdev = open(“/dev/test”，O_RDWR);\x0d\x0a\x0d\x0a if ( testdev == -1 )\x0d\x0a\x0d\x0a {\x0d\x0a\x0d\x0a printf(“Cann’t open file \n”);\x0d\x0a\x0d\x0a exit(0);\x0d\x0a\x0d\x0a }\x0d\x0a\x0d\x0a read(testdev，buf，10);\x0d\x0a\x0d\x0a for (i = 0; i );\x0d\x0a\x0d\x0a close(testdev);\x0d\x0a\x0d\x0a }\x0d\x0a\x0d\x0a 编译运行，看看是不是打印出全1 \x0d\x0a\x0d\x0a 以上只是一个简单的演示。真正实用的驱动程序要复杂的多，要处理如中断，DMA，I/O port等问题。这些才是真正的难点。上述给出了一个简单的字符设备驱动编写的框架和原理，更为复杂的编写需要去认真研究LINUX内核的运行机制和具体的设备运行的机制等等。希望大家好好掌握LINUX设备驱动程序编写的方法。
Linux原理与应用
#!/bin/bash
r=$1
t=`echo $1 | tr a-z A-Z`
mv “$1” “$t”
######################################################
###该程序的功能是求和比如 ./name.sh即为 1+2+3+““+100
(1) #!/bin/bash ##指明用bash执行当前脚本
(2) #This is the content of mysum
(3) if ##测试之一个参数是不是小于等于第二个参数（合法性判断）
(4) then
(5) echo “arg1 must be aller than arg2” ##输出饥祥闭提示信息
(6) exit
(7) fi ##结束参数合法性判断
(8) i=$1 ##设置循环起始条件
(9) sum=0 ##
(10) while ##进行宴宴循环烂裂，条件为 $1
(11) do
(12) sum=`expr $sum + $i` ##进行求和
(13) i=`expr $i +1` ##游标向前推进
(14) done##结束循环
(15) echo $sum ##输出总和
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