1话说linux内核

Posted 2020-10-27 常瑟

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了1话说linux内核相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1.内核和发行版的区别

到底什么是操作系统

linux、windows、android、ucos就是操作系统
操作系统本质上是一个程序，由很多个源文件构成，需要编译连接成操作系统程序（vmlinz、zImage）
操作系统的主要作用就是管理计算机硬件，给应用程序提供运行环境。

操作系统核心功能：

内存管理。如果没有操作系统，内存是需要程序自己来管理的。譬如在uboot中要使用内存的哪里是自己随便用的，没有注册也没有限制。这时候如果程序自己不小心把同一块内存重复用了就会出现程序逻辑错误。系统大了之后（内存多了）内存管理非常麻烦；有了操作系统之后，操作系统负责管控所有的内存，所有的应用程序需要使用内存时都要向操作系统去申请和注册，由操作系统的内存管理模块来分配内存给你使用，这样好处是可以保证内存使用不会冲突。
进程调度。操作系统下支持多个应用程序同时运行（所以可以一边聊QQ一边看电影···），这是宏观上的并行。实际上在单核心CPU上微观上是不能并行的，宏观上的并行就是操作系统提供的分时复用机制。操作系统的进程调度模块负责在各个进程之间进行切换。
硬件设备管理。没有操作系统时要控制任何硬件都要自己写代码，有了操作系统后操作系统本身会去控制各个硬件，应用程序就不用考虑硬件的具体细节了。操作系统的硬件设备管理模块就是驱动模块。
文件系统。文件系统是管理存储设备的一种方式。存储设备是由很多个扇区组成的，每个扇区有512/1024/2048/4096字节，存储设备要以扇区为单位进行读写。如果没有文件系统，程序要自己去读写扇区，就得记得哪个文件在哪个扇区。有了文件系统之后我们人不用再关注扇区，人只用关注文件系统中的目录和文件名，而不用管这个文件在物理磁盘的哪个扇区。

操作系统扩展功能：

协议栈
有用的应用程序包。应用程序本身不属于操作系统内核的一部分，应用程序是给人用的，面向某种功能的。譬如ping程序用来测试网络是否联通，ifconfig程序用来配置网卡。

内核和发行版的区别

区别：内核是操作系统内核的简称，内核负责实现操作系统的核心功能（资源管理模块，譬如内存管理、调度系统······），内核不包括应用程序。所以说只有内核人是没法用的，因为人做任何事情都是通过相应的应用程序来完成的。所以卖操作系统的人把内核和一些常用的应用程序打包在一起提供给普通用户，这就是操作系统的发行版（也就是普通意义上的操作系统）。
内核只有一个。www.kernel.org
发行版有很多。譬如ubuntu、redhat、suse、centos······

2.内核和驱动的关联

学习linux的思路

对庞大的整体要有个认识。学习路线就是先建立框架和整体，然后逐渐去学习各个细节部分，逐步细化。
对各分层的作用要清楚。
对层次间的关联和互相调用要理解。

驱动属于内核的一部分

驱动就是内核中的硬件设备管理模块
驱动工作在内核态。
驱动程序故障可能导致整个内核崩溃
驱动程序漏洞会使内核不安全

3.内核和应用程序、根文件系统的关联

应用和内核的关系

应用程序不属于内核，而是在内核之上的
应用程序工作在用户态，是受限制的。
应用程序故障不会导致内核崩溃
应用程序通过内核定义的API接口来调用内核工作
总结1：应用程序是最终目标
总结2：内核就是为应用程序提供底层资源管理的服务员

内核和根文件系统

根文件系统提供根目录。
进程1存放在根文件系统中
内核启动最后会去装载根文件系统。
总结：根文件系统为操作系统启动提供了很多必备的资源：根目录、进程1

4.linux内核的模块化设计

什么是模块化设计

因为linux内核很庞大，代码量很大、东西很多，如果设计时完全设计成一体（各个文件、各个函数之间紧耦合），复杂度超出了人所能理解的范围。所以模块化设计也是一种必要。
模块化设计就是内核中各个功能模块在代码上是彼此独立的，譬如说调度系统和内存管理系统之间并没有全局变量的互相引用，甚至函数互相调用也很少，就算有也是遵循一个接口规范的。模块化设计的目的就是实现功能模块的松耦合。

模块化设计的体现