Linux内核简介
linux属于什么操作系统
linux属于什么操作系统
Linux是一个免费开源操作系统内核。
它是UNIX操作系统的一个变种，由林纳斯·托瓦兹（Linus Torvalds）于1991年首次发布，作为一个开源项目，汇集了来自世界各地的开发者的贡献。
Linux核心是操作系统的核心组件，称为内核。
然而，完整的Linux操作系统通常包括除内核外的其他软件和工具，使其成为一个完整的操作系统。
Linux的内核（kernel）是一个精简的、高性能的操作系统内核，具有强大的多任务处理能力，可以在各种硬件平台上运行。
Linux的特点之一是它的开放性和可定制性。
这使得开发者可以根据自己的需求创建自定义的Linux发行版（Linux distribution），以满足不同用例的需求。
由于Linux是开源的，任何人都可以查看、修改和分发其源代码，这使得Linux社区不断推动操作系统的改进和发展。
许多不同的Linux发行版已经出现，每个都针对不同的用途和需求进行了优化，例如Ubuntu、Fedora、Debian、CentOS等。
Linux广泛用于服务器、超级计算机、嵌入式系统、移动设备和个人计算机等各种设备。
它以其稳定性、性能、安全性和开放性而闻名。
因此，可以说Linux是一种多功能的操作系统，适用于各种应用领域，是一个开放、自由和充满活力的操作系统。
linux操作系统的组成
linux操作系统的组成1.内核（Kernel）Linux内核是整个Linux操作系统的核心，它负责管理系统资源，包括硬件、内存、进程、文件系统等。
内核提供了一系列系统调用，用户空间程序可以通过这些系统调用来访问内核提供的功能。
2.用户空间（User Space）用户空间是操作系统中除内核之外的部分。
用户空间包括Shell、图形界面、应用程序等。
用户空间通过系统调用来访问内核提供的功能。
用户空间和内核之间有一个保护机制，保证用户空间程序不能直接访问内核资源，只能通过系统调用。
3.ShellShell是Linux系统中的命令解释器，它充当了用户和内核之间的接口。
用户可以在Shell中输入命令，Shell解析命令并通过系统调用调用内核提供的功能。
Linux操作系统中常用的Shell有Bash、Zsh、Fish等。
4.文件系统（File System）Linux操作系统支持多种文件系统，包括Ext2、Ext3、Ext4、Btrfs、XFS等。
文件系统是管理文件和目录的机制，它负责在硬盘上分配空间，存储文件内容和元数据。
文件系统还提供了一些额外的功能，如权限管理、链接、快速查找等。
5.设备驱动程序（Device Driver）设备驱动程序是连接硬件设备和内核的桥梁，它转换设备的IO请求为内核能够理解的形式，并向内核提供设备的状态信息。
Linux操作系统支持多种设备驱动程序，包括字符设备驱动程序、块设备驱动程序、网络设备驱动程序等。
6.命令行工具（Command-Line Tool）Linux操作系统提供了丰富的命令行工具，可以轻松地完成各种任务。
常见的命令行工具有ls、cp、mv、mkdir、rm等，还有一些高级工具，如awk、sed、grep等。
7.图形界面（Graphical User Interface）Linux操作系统提供了多种图形界面，如GNOME、KDE、Xfce、LXDE等。
图形界面提供了一种更加友好的交互方式，用户可以通过鼠标点击、拖拽等方式完成操作，极大地提高了用户的工作效率。
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系统结构框架
linux系统结构框架
Linux系统一般有4个主要部分：内核、shell、文件系统和应用程序。
内核、shell和文件系统一起形成了基本的操作系统结构，它们使得用户可以运行程序、管理文件并使用系统。
1.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。
2.Shell：shell是命令行解释器，可以为用户提供对系统的访问，也可以被用作程序或者脚本的命令行环境。
有多种shell可以选择，比如bash,zsh,ksh等。
3.文件系统：Linux系统使用一个基于文件的层级结构来组织和存储系统资源。
每个文件和目录都从根目录“/”开始，然后层层嵌套。
4.应用程序：Linux系统上可以运行各种应用程序，包括文本编辑器、浏览器、开发工具等。
应用程序为用户提供了使用系统的接口。
在更细致的层次结构上，Linux系统的内存管理分为几个主要组件，包括物理内存管理、虚拟内存管理以及内核内存管理等。
物理内存管理负责物理内存的分配和回收，虚拟内存管理则将物理内存映射到虚拟地址空间，并实现内存的共享和保护。
内核内存管理则负责内核空间的分配和释放，以及内核页面的交换等。
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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什么是Linux内核Linux内核体系结构
什么是Linux内核 Linux内核体系结构前言本文主要讲解什么是Linux内核，以及通过多张图片展示Linux内核的作用与功能，以便于读者能快速理解什么是Linux内核，能看懂Linux内核。
拥有超过1300万行的代码，Linux内核是世界上最大的开源项目之一，但是内核是什么，它用于什么?02什么是内核内核是与计算机硬件接口的易替换软件的最低级别。
它负责将所有以“用户模式”运行的应用程序连接到物理硬件，并允许称为服务器的进程使用进程间通信(IPC)彼此获取信息。
03内核还要分种类？是的，没错。
3.1 微内核微内核只管理它必须管理的东西:CPU、内存和IPC。
计算机中几乎所有的东西都可以被看作是一个附件，并且可以在用户模式下处理。
微内核具有可移植性的优势，因为只要操作系统仍然试图以相同的方式访问硬件，就不必担心您是否更改了视频卡，甚至是操作系统。
微内核对内存和安装空间的占用也非常小，而且它们往往更安全，因为只有特定的进程在用户模式下运行，而用户模式不具有管理员模式的高权限。
3.1.1 Pros可移植性安装占用空间小小内存占用安全3.1.2 Cons通过驱动程序，硬件更加抽象硬件可能反应较慢，因为驱动程序处于用户模式进程必须在队列中等待才能获得信息进程不能在不等待的情况下访问其他进程3.2 单内核单内核与微内核相反，因为它们不仅包含CPU、内存和IPC，而且还包含设备驱动程序、文件系统管理和系统服务器调用等内容。
单内核更擅长于访问硬件和多任务处理，因为如果一个程序需要从内存或运行中的其他进程中获取信息，那么它就有一条更直接的线路来访问信息，而不需要在队列中等待来完成任务。
但是，这可能会导致问题，因为在管理模式下运行的东西越多，如果行为不正常，就会有越多的东西导致系统崩溃。
3.2.1 Pros更直接地访问程序的硬件流程之间更容易通信如果支持您的设备，它应该不需要额外安装就可以工作进程反应更快，因为没有等待处理器时间的队列3.2.2 Cons较大安装体积较大内存占用不太安全，因为所有操作都在管理模式下运行04混合的内核混合内核能够选择在用户模式下运行什么，以及在管理模式下运行什么。
linux内核简介.ppt
–API只是一个函数定义 –系统调用通过“软中断”向内核发出一个明确
的请求
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
10
系统调用图解 用户态
内核态
系统调用 1
系统调用 返回
2
trap 0
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
中断的概念，终端 控制台设备驱动
Shell程序分析输入参 数，确定这是ls命令
什么是shell？
终端解释程序
什么是系统调用？
内核态用户态相关问 题，内存保护
调用系统调用fork生成 一个shell本身的拷贝
调用exec系统调用将ls 的可执行文件装入内存
从系统调用返回
Shell和ls都得以执行
系统调用是怎 么实现的？
3
Linux 基本概念
• 系统调用 • 内存管理 • 进程管理 • 虚拟文件系统（VFS） • 信号机制 • 内核初始化过程
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
4
➢ 提纲
• 用户态和内核态 • 系统调用意义 • 系统调用方法
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
Memory manager Signal 。。。
File systems Process management Device drivers Net work
Kernel interface to the hardware
Terminal controllers Terminals
Device controllers Memory controllers
linux系统工作原理
linux系统工作原理
Linux系统是一种开源的操作系统，它的工作原理可以分为以下几个方面：
1. 内核：Linux系统的核心是内核，它是操作系统的最底层，负责管理计算机的硬件资源，包括CPU、内存、输入输出设备等。
内核还负责管理进程、线程、文件系统等系统资源，同时提供了一些系统调用接口供上层应用程序使用。
2. Shell：Shell是用户与Linux系统交互的界面，它提供了一种命令行或图形界面的方式让用户与系统交互。
Shell还可以执行脚本，自动化执行一些操作。
3. 文件系统：Linux系统的文件系统是一个层次化的树形结构，根目录为/，其下有很多子目录和文件。
文件系统还提供了权限控制、链接等功能，保证了用户数据的安全和稳定性。
4. 进程管理：Linux系统采用了进程的方式管理系统资源，每个进程都有自己的独立空间，同时可以与其他进程通信。
Linux系统还支持多线程，提高了系统的并发处理能力。
5. 网络管理：Linux系统支持TCP/IP协议，可以实现网络通信。
Linux系统还提供了一些网络管理工具，如netstat、ping等，方便管理员进行网络管理和故障排除。
总之，Linux系统的工作原理是一个复杂的系统，它通过内核、Shell、文件系统、进程管理、网络管理等组成部分协同工作，为用户提供了一个高效稳定的操作系统环境。
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1.Linux系统分为三层：
（1）靠近硬件的底层是内核，即Linux操作系统常驻内存部分。
（2）中间层是内核之外的shell层，即操作系统的系统程序部分。
（3）最高层是应用层，即用户程序部分。
2.Linux的进程调度算法采用多级队列轮转法。
3.Linux两种管理内存的策略：
（1）交换
（2）请求分页
4.Linux支持三种类型的硬件设备：
（1）字符设备
（2）块设备
（3）网络设备
5.Linux 进程状态：
（1）运行态
（2）可中断等待态
（3）不可中断等待态
（4）停止态
（5）僵死态
6.Linux进程的执行模式：
（1）用户模式
（2）内核模式
7.如果在用户程序执行过程中出现系统调用或者发生中断事件，就要运行操作系统程序，
进程模式变成内核模式。
在内核模式下运行的进程可以执行机器的特权指令，此时该进程的运行不受用户的干预，即使是root用户也不能干预内核模式下进程的运行。
8.Linux进程按功能和运行的程序分为：
（1）系统进程
（2）用户进程
9.用户进程既可以在用户模式下运行，也可以在内核模式下运行。
10.Linux每个进程都有一个名为task-struct的数据结构，相当于进程控制块。
11.task-struct包含的信息：
（1）进程状态
（2）调度信息
（3）标识符
（4）内部进程通信
（5）链接信息
（6）时间和计时器
（7）文件系统
（8）虚拟内存
（9）处理器信息
12.Linux每个进程都有一个系统堆栈，保存中断现场信息和进程进入内核模式后执行子程
序嵌套调用的返回现场信息。
13.系统空间堆栈大小是静态确定的，用户空间堆栈可以在运行时动态扩展。
14.系统刚刚启动时，系统运行在内核方式，内核在引导并完成基本的初始化操作以后，就
有了系统的第一个进程。
除此之外，所有的其他进程和内核线程都由这个原始进程或其子孙进程创建。
15.除初始化进程外，其他进程都是用系统调用fork()和clone()创建的。
调用fork()和clone()
的进程是父进程，被生成的进程是子进程。
16.后台程序按批处理方式调度运行。
17.超级块包含文件系统的大小和形式的基本信息。
文件系统管理员可以利用这些信息来使
用和维护文件系统。
每个块组都是一个超级块。
18.每个数据块组都有一个描述它的数据结构，即块组描述结构。
19.每个文件都有唯一一个索引节点。
20.索引节点两种形式：
（1）盘索引节点
（2）内存索引节点
21.用户程序通过有关文件系统操作的系统调用界面进入系统空间，然后经由VFS才可使用
Linux系统中具体的文件系统。
22.VFS和ext2文件系统一样也使用超级块和索引节点来描述和管理系统中的文件。
每个安
装的文件系统都有一个VFS超级块。
23.Linux系统进程启动时，自动打开三个文件：标准输入、标准输出和标准错误输出，文
件描述符分别是0,1,2.
24.信号处理机构包括：
（1）信号的分类、产生和传送
（2）对各种信号预先规定的处理方式
（3）信号的检测和处理
25.进程接到信号后，在一定时机做相应处理，可采取四种处理方式：
（1）忽略信号
（2）阻塞信号
（3）由进程处理该信号
（4）由系统默认处理
26.对信号的检测和响应是在系统空间进行的。
27.一个管道线就是连接两个进程的一个打开文件。
28.用户是通过文件系统与设备交互的。
29.所有设备都作为特别文件，从而在管理上具有下列共性：
（1）每个设备都对应文件系统中的一个索引节点，都有一个文件名。
（2）应用程序通常可以通过系统调用open()打开设备文件，建立与目标设备的连接。
（3）对设备的使用类似对文件的存取。
（4）设备驱动程序是系统内核的一部分，必须为系统内核或者它们的子系统提供标准接口。
（5）设备驱动程序利用标准的内核服务。
30.中断处理分为两个步骤：
（1）中断响应：硬件实施
（2）中断处理：软件实施
31.每个系统调用都有唯一的号码，称为系统调用号。
32.在Linux网络中，网络数据从用户进程传输到网络设备需要经历4个层次。
数据传输只
能按照层次自上而下进行，不能跨越其中的某个或某些层次。
这使得网络传输只能有唯一的一条路径，从而提高了整个网络的可靠性和准确性。
33.socket在逻辑上有三个特征（或要素）：
（1）网域
（2）类型
（3）协议。