Linux学习笔记：001Linux内核分析

Posted 2020-11-05 黄树超

Linux内核

Linux内核是Linux系统构成中最核心的一个部分，是由5个子系统组成。

进程调度：

　　进程调度（SCHED）控制进程对CPU的访问。当需要选择下一个进程运行时，由调度程序选择最值得运行的进程。

　　处于中心位置的进程调度，所有其他的子系统都依赖它，因为

　　可运行进程实际上是仅等待CPU资源的进程，如果某个进程在等待其他资源，则该进程是不可运行进程。（比如进入阻塞态）

　　Linux的进程调度机制比较简单的，是基于优先级的。

内存管理：

　　内存管理（Memory management）允许多个进程安全地共享主内存区域。Linux的内存管理支持虚拟内存，即在计算机中允许的程序，其代码、数据、堆栈的总量可以超过实际物理内存的大小，操作系统只是把当前使用的程序块保留在内存中，其余的程序块则保留在磁盘中（Lazy load 惰性加载机制）。

　　必要时，操作系统负责在磁盘和内存交换程序块。内存管理从逻辑上分为硬件无关和硬件有关2个部分。

　　硬件无关部分提供了进程的映射和逻辑内存的对换。

　　硬件相关部分为内存管理硬件提供了虚拟接口。

虚拟文件系统

　　虚拟文件系统（Virtual File System）隐藏了各种硬件的具体细节，为所有的设备提供了统一的接口.

　　VFS 提供了多大数十种不同的文件系统，VFS其本身可以分为逻辑文件系统和设备驱动程序2个部分。

　　逻辑文件系统指Linux所支持的文件系统，如ext2、Fat等。

　　设备驱动程序指为每一种硬件控制器所编写的设备驱动程序模块。

/*
了解其支持的文件系统类型，可通过以下命令来查看： 
# ls /lib/modules/#版本号#/kernel/fs

1.minix：
   是Minix操作系统使用的文件系统,是Linux最先使用的文件系统。它有许多缺点:分区只能小于64MB,只支持短文件名,单一的时间戳,等等。在软盘和动态磁盘领域仍然有用。

2.ext 
   是对Minix的扩展。已完全被ext2取代,内核最终将不会支持它。

3.ext2
   是Linux使用的,性能很好的文件系统,用于固定文件系统和可活动文件系统。它是作为ext文件系统的扩展而设计的。ext2在Linux所支持的文件系统中,提供最好的性能(在速度和CPU使用方面),简短的说,ext2是Linux的主要文件系统。

4.ext3
   是对ext2增加日志功能后的扩展。它向前,向后兼容ext2。意为ext2不用丢失数据和格式化就可以转换为ext3,ext3也可以转换为ext2 而不用丢失数据(只要重新安装该分区就行了)。我从2001年10月就使用ext3,它简单且稳定。在RedHat7.2和Mandrake8.0,中作为一个选项。强烈推荐使用这种文件系统。

5.xiafs 
   作为Minix文件系统的一个稳定,安全的扩展,提供基本的最常用的特点。目前已经停止开发和维护了。不太常使用。

6.msdos
  是DOS, Windows和一些os/2计算机使用的文件系统。文件名不能超过8个字符,然后跟一个3个字符的后缀。

7.umsdos   
  是Linux使用的扩展的DOS文件系统。增加了长文件名支持,UID/GID,POSIX权限,特殊文件等而依然保持和DOS文件系统兼容。

8.vfat 
  是Windows95,Windows NT使用的扩展的DOS文件系统。增加长文件名支持。

9.proc 
   是一种假的文件系统,用于和内核数据结构接口, 它不占用磁盘空间,参考 man proc。

10.iso9660 
   是一种针对ISO9660标准的CD-ROM文件系统。自动支持两种扩展(看下面)。

11.High Sierra 
   是ISO9660标准的前身。Linux自动支持它。Rock Ridge 是Rock Ridge interchange Protocol协议的一个产品,用于进一步向Unix系统描述ISO9660文件系统下的文件。另外提供诸如长文件名,UID/GID,POSIX权限,等信息。Linux自动支持它。

12.hpfs 
   是OS/2使用的高性能的文件系统。在Linux系统中是只读的,因为缺乏相应的文档资料。

13.sysv 
   是SystemV/Coherent文件系统在Linux上的实现。它实现了所有的Xenix,SystemV/386,和 Coherent文件系统。

14.nfs   
   是用于存取远方计算机硬盘的文件系统。

15.smb  
   是支持SMB协议的网络文件系统,Windows用它来实现工作组共享。

16.ncpfs 
  是Novell NetWare使用的,支持NCP协议的网络文件系统。

17.Devpts
    是一个虚拟的文件系统,一般安装在/dev/pts。为了得到一个虚拟终端,进程打开/dev/ptmx,然后就可使用虚拟终端。

18.fat 
   不是一个单独的文件系统,而是msdos, umsdos 和vfat 文件系统的常用部分。

19.UFS 
   是一个广泛使用于各种操作系统的文件系统

20.swap 
  是一种特殊的分区,用于在内存和硬盘间交换数据的文件系统。

21.raiserfs 
  是Linux内核2.4.1以后(2001年1 月)支持的,一种全新的日志文件系统。

22.hfs     
   hfs(=hierarchical files system)是苹果文件系统。

23.ntfs
   Windows NT文件系统。
*/

Linux支持的文件系统

 

网络接口

　　网络接口（Network Interface）提供了对各种网络标准的存取和对各种网络硬件的支持。

　　网络接口可分为网络协议和网络驱动程序。

　　网络协议负责实现每一种可能的网络传输协议。

　　网络设备驱动程序负责与硬件设备通讯，每一种可能的硬件设备都有相应的设备驱动程序。

进程间通信

　　进程间通信（Inter-Process Communication）支持进程间的各种通信机制。