Linux内核基础
Linux操作系统的内核设计分析
Linux操作系统的内核设计分析Linux操作系统作为开源操作系统的代表，已经在各个领域得到了广泛应用。
而Linux操作系统的内核则是这个系统之所以能够运转的关键所在。
本文将就Linux操作系统的内核设计进行分析，并探讨其优劣之处。
一、Linux内核设计的基础Linux内核的设计基础主要包括以下几个方面：1. 开放源码Linux内核采用的是GPL协议，这意味着它是一个开放源码的项目。
这为世界各地的开发人员提供了极大的便利，方便他们进行开发和修改。
同时，这也确保了Linux内核的透明度，并且鼓励开发者贡献代码的同时，深度参与到Linux开源社区的构建和升级中。
2. 模块化Linux内核的构造采用的是模块化设计。
这种设计方式将内核代码分成独立的模块，每个模块都可以独立编译、加载和卸载。
采用模块化的设计，能够使得开发人员能够更加细致地打包、编译、并部署只包含他们需要的模块的系统。
3. 多任务Linux内核是一个基于多任务设计的系统。
这意味着它能够使得多个程序同时运行，并能够平滑高效地进行任务的切换。
这给开发人员提供了各种各样的自由，使得他们能够更加高效地进行开发。
4. 支持众多处理器架构Linux内核的支持范围非常广泛，它可以适配众多处理器架构。
这意味着一个制造商可以使用不同的处理器架构去生产设备，并且这些设备都能够安装和运行Linux操作系统。
5. 外层调用接口Linux内核支持开放式的外层调用接口。
这使得用户层可以很容易地调用Linux 内核执行某个任务。
这些用户层应用包括网上购物网站、应用程序和各种驱动程序。
6. 子系统Linux内核的子系统主要包括进程管理、内存管理、I/O管理和网络管理等。
二、Linux内核的优点Linux内核具有以下主要优点：1. 开源性Linux内核本身是一个开源的、由社区驱动的项目。
这意味着在它的附加组件和周边产品中，广大的开发者社区都可以为用户提供帮助和支持。
2. 安全性相比其他闭源操作系统，Linux内核在安全性方面更具优势。
嵌入式课件之——第6章_Linux操作系统基础
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Linux操作系统基础 第6章 Linux操作系统基础
主要内容
1 Linux操作系统概述 操作系统概述 内核的结构 2 Linux内核的结构
3
Linux设备管理 设备管理
4
Linux的使用 的使用
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Linux设备管理 6.3 Linux设备管理
Linux操作系统基础 第6章 Linux操作系统基础
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Linux操作系统基础 第6章 Linux操作系统基础
主要内容
1 Linux操作系统概述 操作系统概述 内核的结构 2 Linux内核的结构
3
Linux设备管理 设备管理
4
Linux的使用 的使用
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Linux内核的结构 6.2 Linux内核的结构
Linux操作系统基础 第6章 Linux操作系统基础
操作系统内核的结构模式可分为两种: 操作系统内核的结构模式可分为两种: 整体式的单内核模式 单内核也叫集中式操作系统. 单内核也叫集中式操作系统.以提高系统执行效率为设 计理念, 缺点是系统升级比较困难. 计理念, 缺点是系统升级比较困难. 层次式的微内核模式 微内核是指把操作系统结构中的内存管理,设备管理, 微内核是指把操作系统结构中的内存管理,设备管理,文 件系统等高级服务功能尽可能地从内核中分离出来, 件系统等高级服务功能尽可能地从内核中分离出来,变成 几个独立的非内核模块, 几个独立的非内核模块,而在内核中只保留少量最基本的 功能,使内核变得简洁可靠. 功能,使内核变得简洁可靠. Linux采用的是单内核模式, Linux内核主要由五个 采用的是单内核模式, 采用的是单内核模式 内核主要由五个 子系统组成:进程调度,内存管理,虚拟文件系统, 子系统组成:进程调度,内存管理,虚拟文件系统,网 络接口,进程间通信. 络接口,进程间通信.
linux操作系统的结构及详细说明
linux操作系统的结构及详细说明linux的操作系统的结构你了解多少呢?下面由店铺为大家整理了linux操作系统的结构及详细说明的相关知识，希望对大家有帮助!linux操作系统的结构及详细说明：一、 linux内核内核是操作系统的核心，具有很多最基本功能，它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。
Linux 内核由如下几部分组成：内存管理、进程管理、设备驱动程序、文件系统和网络管理等。
系统调用接口：SCI 层提供了某些机制执行从用户空间到内核的函数调用。
这个接口依赖于体系结构，甚至在相同的处理器家族内也是如此。
SCI 实际上是一个非常有用的函数调用多路复用和多路分解服务。
在 ./linux/kernel 中您可以找到 SCI 的实现，并在 ./linux/arch 中找到依赖于体系结构的部分。
1. 内存管理对任何一台计算机而言，其内存以及其它资源都是有限的。
为了让有限的物理内存满足应用程序对内存的大需求量，Linux 采用了称为“虚拟内存”的内存管理方式。
Linux 将内存划分为容易处理的“内存页”(对于大部分体系结构来说都是 4KB)。
Linux 包括了管理可用内存的方式，以及物理和虚拟映射所使用的硬件机制。
不过内存管理要管理的可不止 4KB 缓冲区。
Linux 提供了对 4KB 缓冲区的抽象，例如 slab 分配器。
这种内存管理模式使用 4KB 缓冲区为基数，然后从中分配结构，并跟踪内存页使用情况，比如哪些内存页是满的，哪些页面没有完全使用，哪些页面为空。
这样就允许该模式根据系统需要来动态调整内存使用。
为了支持多个用户使用内存，有时会出现可用内存被消耗光的情况。
由于这个原因，页面可以移出内存并放入磁盘中。
这个过程称为交换，因为页面会被从内存交换到硬盘上。
内存管理的源代码可以在 ./linux/mm 中找到。
2 .进程管理进程实际是某特定应用程序的一个运行实体。
Linux设备驱动程序原理及框架-内核模块入门篇
Linux设备驱动程序原理及框架-内核模块入门篇内核模块介绍应用层加载模块操作过程内核如何支持可安装模块内核提供的接口及作用模块实例内核模块内核模块介绍Linux采用的是整体式的内核结构，这种结构采用的是整体式的内核结构，采用的是整体式的内核结构的内核一般不能动态的增加新的功能。
为此，的内核一般不能动态的增加新的功能。
为此，Linux提供了一种全新的机制，叫(可安装) 提供了一种全新的机制，可安装) 提供了一种全新的机制模块” )。
利用这个机制“模块”(module)。
利用这个机制，可以)。
利用这个机制，根据需要，根据需要，在不必对内核重新编译链接的条件将可安装模块动态的插入运行中的内核，下，将可安装模块动态的插入运行中的内核，成为内核的一个有机组成部分；成为内核的一个有机组成部分；或者从内核移走已经安装的模块。
正是这种机制，走已经安装的模块。
正是这种机制，使得内核的内存映像保持最小，的内存映像保持最小，但却具有很大的灵活性和可扩充性。
和可扩充性。
内核模块内核模块介绍可安装模块是可以在系统运行时动态地安装和卸载的内核软件。
严格来说，卸载的内核软件。
严格来说，这种软件的作用并不限于设备驱动，并不限于设备驱动，例如有些文件系统就是以可安装模块的形式实现的。
但是，另一方面，可安装模块的形式实现的。
但是，另一方面，它主要用来实现设备驱动程序或者与设备驱动密切相关的部分(如文件系统等)。
密切相关的部分(如文件系统等)。
课程内容内核模块介绍应用层加载模块操作过程内核如何支持可安装模块内核提供的接口及作用模块实例内核模块应用层加载模块操作过程内核引导的过程中，会识别出所有已经安装的硬件设备，内核引导的过程中，会识别出所有已经安装的硬件设备，并且创建好该系统中的硬件设备的列表树：文件系统。
且创建好该系统中的硬件设备的列表树：/sys 文件系统。
(udev 服务就是通过读取该文件系统内容来创建必要的设备文件的。
)。
教你如何学习linux内核
教你如何学习linux内核毫不夸张地说，Kconfig和Makefile是我们浏览内核代码时最为依仗的两个文件。
基本上，Linux 内核中每一个目录下边都会有一个Kconfig文件和一个Makefile文件。
对于一个希望能够在Linux内核的汪洋代码里看到一丝曙光的人来说，将它们放在怎么重要的地位都不过分。
我们去香港，通过海关的时候，总会有免费的地图和各种指南拿，有了它们在手里我们才不至于无头苍蝇般迷惘的行走在陌生的街道上。
即使在内地出去旅游的时候一般来说也总是会首先找份地图，当然了，这时就是要去买了，拿是拿不到的，不同的地方有不同的特色，只不过有的特色是服务，有的特色是索取。
Kconfig和Makefile就是Linux Kernel迷宫里的地图。
地图引导我们去认识一个城市，而Kconfig 和Makefile则可以让我们了解一个Kernel目录下面的结构。
我们每次浏览kernel寻找属于自己的那一段代码时，都应该首先看看目录下的这两个文件。
利用Kconfig和Makefile寻找目标代码就像利用地图寻找目的地一样，我们需要利用Kconfig和Makefile来寻找所要研究的目标代码。
比如我们打算研究U盘驱动的实现，因为U盘是一种storage设备，所以我们应该先进入到drivers/usb/storage/目录。
但是该目录下的文件很多，那么究竟哪些文件才是我们需要关注的?这时就有必要先去阅读Kconfig和Makefile文件。
对于Kconfig文件，我们可以看到下面的选项。
config USB_STORAGE_DATAFABbool "Datafab Compact Flash Reader support (EXPERIMENTAL)"depends on USB_STORAGE && EXPERIMENTALhelpSupport for certain Datafab CompactFlash readers.Datafab has a web page at </>.显然，这个选项和我们的目的没有关系。
linux操作系统课程学习笔记,我的Linux学习笔记·Linux操作系统基础
linux操作系统课程学习笔记,我的Linux学习笔记·Linux操作系统基础今天的笔记主要是关于Linux操作系统根底的相关学问。
那就从我⾯前的电脑开端讲起。
计算机和操作系统计算机主要包括五个部分：运算器，控制器，存储器，输⼊设备和输出设备。
通常，运算器，控制器再加上其他⼀些部件如寄存器等构成了我们通常所说的CPU(central processing unit)，存储器则主要是内存。
运算器，控制器和存储器可以实现数据的处理.但是数据从何⽽来，运算之后的结果去往哪⾥？这就需要输⼊设备和输出设备(I/O设备)。
我们通常⽤到的输⼊设备包括键盘⿏标等，输出设备为屏幕，打印机等。
值得⼀提的是，计算机中有个叫做硬盘的东西，它并不是存储器，⽽是⼀个I/O设备。
在将数据读取到内存时，它是⼀个输⼊设备；⽽将结果保存到磁盘时，它就变成了⼀个输出设备。
这么多设备整合在⼀起，就成了⼀台计算机。
它可以接收我们的指令(键盘⿏标)，通过运算(CPU)，把结果展⽰给我们(屏幕，硬盘等)。
但是这么多硬件是如何协调作⽤，共同完成⼀个任务⽽不会我⾏我素地乱来呢？我们需要⼀个东西，它可以控制硬件有序地⼯作，各⾃执⾏⾃⼰的任务，这个东西就是操作系统(Operating System)。
操作系统是⼀个特殊的软件，它的任务就是硬件管理—控制CPU的运算，控制内存的分配，控制计算机的⼏乎⼀切。
假如⼀台电脑没有操作系统，它可能只是⼀个艺术品，或者⼀堆废铁。
⼀个完整的操作系统包括内核和⼀些辅助软件。
内核的主要任务就是进⾏硬件管理，它是⼀个操作系统最基础最底层的东西。
内核若想很好地控制硬件并使其发挥相应的功能，需要和硬件相识相知相爱，他俩可以成为完美的⼀对，全都仰仗于驱动的帮忙。
驱动是硬件的灵魂，它向操作系统提供了访问和使⽤硬件的接⼝，以便在某项任务中最⾼效地调⽤硬件。
什么是LinuxLinux就是⼀个操作系统，它可以管理整个计算机硬件，并且可以接收我们的指令，来指挥硬件完成相应的任务，并把结果反馈给我们。
linux考试知识点总结
linux考试知识点总结Linux操作系统是一种开源的操作系统，广泛应用于服务器、嵌入式设备和智能手机等领域。
由于其稳定性、安全性和灵活性，越来越多的企业和个人选择使用Linux系统。
而对于一名Linux系统管理员或者开发人员来说，掌握Linux系统的相关知识是非常重要的。
为了帮助大家更好地备战Linux考试，本文将对Linux考试的知识点进行总结和整理。
一、Linux基础知识1. Linux概述Linux是一种开源的类Unix操作系统，最初由芬兰计算机科学家Linus Torvalds在1991年创建。
Linux操作系统基于Unix操作系统，其内核是由C语言编写的，并被授权为GNU通用公共许可证下的自由软件。
Linux系统具有很高的稳定性、安全性和灵活性，广泛应用于服务器、嵌入式设备和智能手机等领域。
Linux系统的发展离不开全球开源社区的贡献，目前已经发展成为一个庞大、强大的操作系统。
2. Linux文件系统Linux文件系统是Linux系统中用于管理文件和目录的一种系统。
Linux文件系统有多种不同的类型，其中包括ext3、ext4、XFS、btrfs等。
每种文件系统都有各自的特性和适用场景，可以根据实际情况在不同的文件系统之间进行选择。
3. Linux命令行操作在Linux系统中，命令行操作是非常重要的一部分。
通过命令行操作，可以方便地对系统进行管理和操作。
常用的Linux命令包括ls、cd、pwd、cp、mv、rm、mkdir、rmdir、touch、cat、more、less、head、tail、chown、chmod、grep等等。
4. 用户和用户组管理在Linux系统中，用户和用户组是非常重要的概念。
每个用户都有自己的用户名和密码，同时还可以属于一个或多个用户组。
通过用户和用户组管理，可以对系统资源进行灵活的分配和管理。
5. 文件和目录权限管理在Linux系统中，每个文件和目录都有自己的权限。
linux操作系统的基本原理
linux操作系统的基本原理
Linux操作系统是一种开源的自由操作系统，其基本原理包括以下几个方面：
1. 内核：Linux操作系统的核心是内核，它是操作系统的核心模块，控制着系统的所有硬件和软件资源。
内核具有多任务处理、进程管理、文件系统管理、设备管理、内存管理等功能。
2. 虚拟文件系统：Linux操作系统使用虚拟文件系统（VFS）作为文件系统的框架。
VFS为所有文件系统提供了一个通用的接口，使得文件系统可以互相转换。
3. Shell：Linux操作系统使用的命令行接口被称为Shell。
Shell是用户与内核交互的一种方式，用户可以通过Shell来执行命令、管理文件、创建进程等。
4. 程序库：Linux操作系统提供了一系列的程序库，如C库、X库等，这些程序库提供了一些基本的函数和工具，方便程序员开发应用程序。
5. 系统调用：Linux操作系统提供了大量的系统调用，它们是用户程序和内核之间的接口。
用户程序可以通过系统调用来访问内核提供的各种服务，如读写文件、创建进程、网络通信等。
Linux操作系统的基本原理为开发者和用户提供了一个稳定、高效、灵活的操作系统。
它的开源特性使得用户可以自由地修改和定制操作系统，满足不同需求。
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• 系统调用的使用方法
通过API或shell命令调用系统调用
• 系统调用实现
根据系统调用号（arch/$(ARCH)/include/asm/unistd.h） 在系统调 用表中调用具体的处理函数 (为什么有多个unistd.h)
Linux进程管理
• Linux进程控制块
进程控制块（PCB，process control block）的载体是结构体task_struct （include/linux/sched.h ） task_struct结构体的成员主要有状态信息、链接信息等 1. 状态信息：运行态 、就绪态 、暂停态 2. 链接信息 ：进程标示符PID（32位）
Linux内核基础
吴士力 e-mail: wsl.wushili@
Linux内核概述
• Linux内核物理结构
Linux内核分为系统调用接口、内核子系统和设备驱动
Linux内核概述
• Linux内核逻辑结构
Linux系统调用
• Linux系统调用概述
由内核提供的对软硬件资源进行控制和使用的各类服务称 为系统调用 核心态、用户态
•
Linux文件的访问权限
多用户（所有者、同组用户、其他用户 ） 多权限（可读、可写、可执行）
实时Linux
• • 什么是实时
在指定的时间范围内完成指定的事情
Linux内核的实时性质
1.任务调度与内核抢占 （低优先级进程退出临界区后，高进程运行） 2.中断延迟 (中断可以抢占高优先级进程，使得进程运行时间不确定) 3.时钟精度 (内核时钟是毫秒级，精度不够) 4.其他延迟 (内存管理等模块会产生各种延迟)
•
Linux内核的实时化
1.双内核方式 （RTLinux） 2.补丁方式（Kurt-Linux ）
• 谢谢大家！
fork返回时会为父子进程各返回两个不同的值（区分父子进程） 为父进程返回的值是新建子进程的PID，而为子进程返回的值是0
Linux进程管理
• • • • • • • • • • • • • • • • • • fork实例 #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> int main() { pid_t pid; printf(“%/d\n”, getpid()); pid = fork(); if(pid == 0) { printf(“child process ID is%d\n”, getpid()); } else { printf(“father process ID is%d\n”, getpid()); } return 0; }
•
Linux文件的访问权限
多用户（所有者、同组用户、其他用户 ） 多权限（可读、可写、可执行）
Linux文件管理
•
1. 2. 3. 4. 5.
Linux文件分类
普通文件（文本文件(ASCII、Unicode编码 、二进制文件（自定义)） 目录文件 链接文件 管道文件 设备文件 设备文件（块、字符）存储在目录/dev中，比如鼠标的设备文件是 /dev/input/mouse ，第一块IDE硬盘的设备文件是/dev/had等
• • Linux内存管理概述
系统进程（专用1G）和用户进程（共享3G）
用户进程空间组成
•
物理内存空间组成
Linux文件管理
•
1. 2. 3. 4. 5.
Linux文件分类
普通文件（文本文件(ASCII、Unicode编码 、二进制文件（自定义)） 目录文件 链接文件 管道文件 设备文件 设备文件存储在目录/dev中，比如鼠标的设备文件是 /dev/input/mouse ，第一块IDE硬盘的设备文件是/dev/had等
Linux 守护进程
• • 守护进程的概念
守护进程是脱离于终端并且在后台运行的进程
创建守护进程的步骤
1、创建新进程 、 2、在新进程中创建新会话（重要的 、在为根目录 、 4、重设文件权限掩码 、 5、关闭文件描述符 、
Linux内存管理
Linux进程管理
• Linux进程链表
在多道系统的内存中就会同时存在多个PCB。为了便于管理，内核 把所有的PCB通过链表组织起来，这种链表称为进程链表。
可运行队列
Linux进程管理
• Linux进程的创建
进程的创建是通过复制（fork）父进程为实现基础的 。
1.调用alloc_task_struct函数获得用于存放新进程PCB以及内核栈的内存空间； 2.把父进程的PCB复制到当前新进程的PCB中。此时父子两进程的PCB内容是相 同的； 3.调用get_pid函数获得PID； 4.更新不能与父亲进程相同的PCB信息，如进程间的亲属（父子兄弟）关系； 5.根据进程是否内含线程，复制或共享父进程使用的资源； 6.把新进程的PCB插入进程链表中； 7.把进程的状态改变成为可运行态； 8.返回新进程的PID；