《Linux内核设计与实现》第一二章学习笔记

Posted 2020-06-22

《Linux内核设计与实现》第一、二章学习笔记

姓名：王玮怡  学号：20135116

第一章 Linux内核简介

一、关于Unix

    ——一个支持抢占式多任务、多线程、虚拟内存、换页、动态链接和TCP/IP网络的现代化操作系统

1、主要发展过程

  1969年，贝尔实验室的程序员们设计了一个文件系统原型，最终发展演化成了Unix

  1971年，Unix被移植到PDP-11型机中

  1973年，整个Unix系统使用C语言进行重写，为后来Unix系统的广泛移植铺平了道路

  Unix第六版（V6）被贝尔实验室以外广泛使用

  1977年，贝尔实验室综合各种变体，推出了Unix SystemⅢ，其中最著名的为加州大学伯克利分校在1977年推出的第一个Unix演化版——1BSD（Berkeley Software Distribution）系统

  1977年，加州大学伯克利分校推出第一个Unix演化版——1BSD（Berkeley Software Distribution）系统

  1978年，伯克利推出2BSD，包含了csh、vi等软件

  1979年，伯克利推出其独立开发的3BSD系统

  1983年，AT&T推出system Ⅴ

  20世纪80、90年代，许多工作站和服务器厂商在结合AT&T和伯克利发行版的基础上，结合自己的需要，推出自己的Unix系统，包括Digital Tru64、HP的HP-UX、IBM的AIX、SequentDYNIX/ptx等

2、主要特点

（1）简洁

（2）很多东西被表示成文件，这种抽象使对数据和对设备使用一套相同的系统调用接口来进行的open()、read()、write()、lseek()、close()

（3）Unix内核和相关系统工具软件是用C语言编写而成，便于移植

（4）进程创建十分迅速，并且有一个独特的fork()系统调用

二、关于操作系统和内核

1、操作系统

    整个系统中负责完成最基本功能和系统管理的部分，包括内核、设备驱动程序、启动引导程序、命令行shell或者其他种类的用户界面基本的文件管理工具和系统工具。

2、内核

    内核有时候被称为挂你这或者是操作系统核心，通常由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，负责管理进程地址空间的内存管理程序和网络、进程间通信等系统服务程序共同组成。内核独立于普通应用程序，一般处于系统态，拥有受保护的内存空间和访问硬件设备的所有权限。这种内存态和被保护起来的内存空间统称为内核空间。

3、应用程序、内核和硬件的关系

   在系统中运行的应用程序通过系统调用来与内核通信。

 

交互关系：应用程序通过系统调用界面陷入内核

    应用程序被称为通过系统调用在内核空间运行；

    内核被称为运行于进程上下文中。

每个处理器在任何时间点上的活动可以概括为下列三者之一：

    

4、单内核与微内核的比较

（1）单内核

    从整体上作为一个单独的大过程来实现，同时也运行在一个单独的地址空间上，内核可以直接调用函数

    优点：简单、性能高

    缺点：一个功能损坏可能会造成整个内核无法正常使用

（2）微内核

    功能被划分为多个独立的过程，每个过程叫做一个服务器。所有的服务器都保持独立并运行在各自的地址空间上，不能直接调用函数，通过消息传递处理微内核通信，系统采用进程间通信（IPC）机制。

    优点：各自独立避免一个服务器失效祸及另一个，模块化的系统允许一个服务器为了另一个服务器而换出

    缺点：服务器间的调用涉及进程间的通信，时间开销大，效率低

三、关于Linux

1、主要发展过程

    1991年，Linus Torvalds为当时新推出的、使用intel 80386微处理器的计算机开发了一款全新的操作系统，Linux由此诞生。

2、内核 

    Linux基于单内核

（1）综合了微内核的精华——模块化设计、抢占式内核、支持内核线程以及动态装载内核模块的能力

（2）避免了微内核的弊端——所有事情运行在内核态，直接调用函数，无需消息传递

*Linux内核相比传统Unix内核的进步：

（1）支持动态加载内核模块

（2）支持对称多处理（SMP）

（3）内核可以抢占，允许内核运行的任务有优先执行的能力

（4）不区分线程和进程

3、版本

 

 

Linux是类Unix系统，但它不是Unix，没有像其他Unix变种那样直接使用Unix源代码。Linux是一个互联网上的协作开发项目，任何人都可以开发内核。