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Linux系统-Linux内核是什么?

相信接触过Linux的人或多或少都知道内核这个东西,这篇文章就和大家聊一下Linux内核到底是什么东西?

Linux是一种开源电脑操作系统内核。它是一个用C语言写成,符合POSIX标准的类Unix操作系统 [1] 

Linux最早是由芬兰 Linus Torvalds为尝试在英特尔x86架构上提供自由的类Unix操作系统而开发的。该计划开始于1991年,在计划的早期有一些Minix 黑客提供了协助,而今天全球无数程序员正在为该计划无偿提供帮助。

Linux内核的主要模块(或组件)分以下几个部分:存储管理、CPU和进程管理、文件系统、设备管理和驱动、网络通信,以及系统的初始化(引导)、系统调用等。

下面为大家详细讲解一下:

一:linux系统如何构成的?
User space:User Applications and GNU C library (glibc)
kernel space:System Call interface, Kernel and Architecture-Dependent Kernel Code。

 

二:为什么linux系统会划分为User space and Kernel space ?

CPU通常实现了不同的工作模式,以ARM为例,实现了7种工作模式:
用户模式(usr),系统模式(sys),管理模式(svc),中断模式(irq),快速中断模式(fiq),数据访问中止模式(abt),未定义指令模式(und)

X86也实现了4个不同的级别:Ring0–Ring3。 Ring0下,可以执行特权指令,在Ring3则有很多限制。linux系统则利用这一特性,使用了其中两级来分别运行linux内核与应用程序,这样使操作系统本身得到充分的保护。 用户代码运行在Ring3,内核代码运行在Ring0.

内核空间与用户空间是程序执行的两种不同的状态,通过系统调用和硬件中断能够完成从用户控件到内核空间的转移

三:linux内核构架:
System Call Interface(SCI), Process Management(PM), Memory Management(MM), Arch, Virtual File System(VFS), Network Stack, Device Drivers(DD)

 

 

1:系统调用接口SCI

SCI层为用户空间空间提供了一套标准的系统调用函数来访问linux内核,搭起了用户空间到内核空间的桥梁。

2:进程管理

进程管理的重点是创建进程(fork, exec), 停止进程(kill, exit), 并控制它们之间的通信(signal或者POSIX机制). 进程管理还包括控制活动进程如何共享CPU,即进程调度。

3:内存管理

内存管理的主要作用是控制多个进程安全地共享内存区域

4:网络协议栈

内核协议栈为linux提供了丰富的网络协议实现。

5:Virtual File System

VFS隐藏各种文件系统的具体细节,为文件操作提供个统一的接口。

 6:设备驱动

linux内核中有大量代码都在设备驱动程序中,它们控制特定的硬件设备。

简单来说Linux内核就是由一系列程序组成,包括负责响应中断的中断服务程序、负责管理多个进程从而分享处理器时间的调度程序、负责管理地址空间的内存管理程序、网络、进程间通信的系统服务程序等。

 

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良许

作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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