UNIX_Linux操作系统内核结构
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。
第11章 网络操作系统
Bourne shell（sh）是标准的UNIX. shellh具有很强的编程能力
C shell（csh）由Bill Joy编写,与c语言很相似
Korn shell（ksh）由Dave Korn编写.它具有C shell 的所有特性, 却使用Bourne shell的语法
网络操作系统的基本任务
★ 屏蔽本地资源与网络资源的差异,完成网络资源的管理并为
用户提供各种基本网络服务功能
网络操作系统的基本服务功能
文件服务
打印服务
数据库服务
通信服务 信息服务 分布式服务
网络操作系统与单机操作系统的差别
网络操作系统与单机操作系统(不论是单用户操作系统如 MS-DOS,还是多用户操作系统如OS-2)是有差别的, 因为 它们提供的服务类型不同
Linux具有UNIX操作系统所有的基本特征.包括：
遵循PSOIX标准 支持多用户访问和多任务编程 支持多种文件系统 支持TCP/IP、SLIP和PPP
Linux与其他Unix版本的不同之处:
Linux是一个完全免费的操作系统 ◆ UNIX系统大多是与硬件配套的,而Linux则可运行在多种硬件平台上
主机 B 文件服务器
主机 A
主机 A
主机 B
图8.2（a）对等式模式
图8.2（b）文件服务器模式
客户机/服务器模式
后期的非对等式网络操作系统采用了客户机/服务器（Client/Server 简称为C/S）模式的运行机制
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。
电子科技大学 UNIX_Linux操作系统内核结构6章
一个进程的上下文包括五个方面： ①、被进程正文所定义的进程状态 ②、进程所使用的全局变量和数据结构的值 ③、机器寄存器的值 ④、进程表项proc结构和user结构中的值 ⑤、用户堆栈和核心堆栈中的值
“执行一个进程”——指系统在该进程的上下文中执行， 也就是进程的上下文确定和限制了进程的运行环境和空间。
可以随进程状态的变化而在内外存之间交换的进程控制信 息中的其余部分。
为了方便进程映像在内外之间交换，UNIX系统中把进程非 常驻内存部分作为一个整体，占用连续的存贮区，其顺序是： 首先是user结构（进程扩充控制块）和核心栈，然后是数据段 和用户栈。
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进程user结构和核心栈合并构成进程的“本进程数据区— —ppda区（per process data area）。
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在进程映像占用的内存被分配给其他进程之前，不但该进 程的程序和数据需要调出内存，该进程的控制信息也被调出内 存。但为了该进程能够再次被调入内存，内存中需要保留一部 分必要的信息，这就把进程控制信息也分成了常驻内存和非常 驻内存两部分： 常驻内存控制信息块
是系统需要经常查询以及恢复整个进程映象时所不可缺少 的信息。 非常驻内存控制信息块
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3、进程的解释
在UNIX系统中进程的概念包含什么意义？
在较高级的方面 进程是一个重要的组织概念。可以把计算机系统看作是若
干进程组合的活动。进程是系统中活动的实体，它可以生成和 消灭，申请和释放资源，可以相互合作和竞争，而真正活动的 部件如处理机和外部设备则是看不见的。
在较低级方面 进程是不活动的实体，而处理机则是活动的，处理机的任
核心从一个进程转到另一个进程执行时，叫做“上下文切
换”，也就是系统从一个进程上下文确定的环境换到另一个进
Linux内核.ppt
❖ LINUX文件系统: Linux文件系统是文件存放在磁盘等存储设
备上的组织方法。Linux能支持多种目前浒的文件系统，如EXT2、EXT3、 FAT、VFAT、ISO9660、NFS、SMB等。
❖ LINUX应用系统：标准的Linux系统都有一整套称为应
用程序的程序集，包括文本编辑器、编程语言、X Window、 办公套件、Internet工具、数据库等。
❖GNU 软件和派生工作均适用 GNU 通用公共许 可证，即 GPL（General Public License ）
❖Linux的开发使用了众多的GUN工具
<>
GPL－开源软件的法律
❖GPL 允许软件作者拥有软件版权 ❖但GPL规定授予其他任何人以合法复
制、发行和修改软件的权利。
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2. Linux系统的主要特点
内核模块的能力
所有模块全部运行在内核态，直接调用函数，无需消息传递 支持多称多处理SMP机制
讲究效率的单模块操作系统
进程管理
内存管理
设备管理
文件管理
模块之间可以互相调用的单模块结构 <>
讲究效率的单模块操作系统
❖模块之间直接调用函数，除了函数调用 的开销外，没有额外开销。 ❖庞大的操作系统有数以千计的函数 ❖复杂的调用关系势必导致操作系统维护 的困难
个平台使它仍然能按其自身的方式运行的能力。Linux是一种可 移植的操作系统，能够在从微型计算机到大型计算机的任何环境 中和任何平台上运行。
3. LINUX的组成
❖ LINUX的内核：内核是系统的核心，是运行程序和管理
像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序。
❖ LINUX SHELL: Shell是系统的用户界面，提供了用户与内核进
windows和linux和unix系统
操作系统（Operating System，简称OS）传统上是负责对计算机硬件直接控制及管理的系统软件。
操作系统的功能一般包括处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理等。
当多个程序同时运行时，操作系统负责规划以优化每个程序的处理时间。
一个操作系统可以在概念上分割成两部分：内核(Kernel)以及壳(shell)。
一个壳程序包裹了与硬件直接交流的内核：硬件<->内核<->壳<->应用程序。
但有些操作系统上内核与壳完全分开（例如Unix、Linux等），这样用户就可以在一个内核上使用不同的壳；而另一些的内核与壳关系紧密（例如Microsoft Windows），内核及壳只是操作层次上不同而已。
目前，全球五大操作系统分别是：Microsoft Windows、Mac OS X、Linux、UNIX和DOS。
目前，全球操作系统市场占有率高于1%的分别为：Microsoft Windows占有93%，位居第一；Mac OS X占有5%，位居第二；Linux占有1%，位居第三。
其它诸多“小品种”相加之和为1%分析三大系统：Microsoft Windows之所以一家独大、备受青睐，主要取决于两个方面：其一，操作系统的易用性和人性化；其二，营销策略的灵活性和全局性。
Mac OS X是个独具特色的操作系统。
但是，从一开始它就奉行了非常不利于攻城略地的“闭关锁国”政策：将“自家”系统和“自家”苹果机牢牢地捆绑在一起。
苹果机的价格高昂，使平民百姓望而却步。
加之近些年来该公司另起锅灶，对Mac OS X研发相对分心。
Linux作为“开源”操作系统，其“开放性”、“多样化”理应获得较高的市场占有。
但是，用过Linux的网友都会清楚：Microsoft Windows具有的最大优势，恰恰正是Linux自身难以克服的最大劣势。
众多用户是通过系统平台实现各自用途达到各自愿望的，真正研究系统“源代码”的不过是凤毛麟角；将简单操作“复杂化”更会使众人远离Linux。
请UNIX操作系统LINUX操作系统Windows他们的区别和优缺点？
UNIX操作系统LINUX操作系统Windows操作系统他们的区别和优缺点linux源于UNIX，优于unix；但他们的源代码不同，后者适用于大型服务器，前者适用于网络服务器嵌入式领域，一般家庭PC不会选择UNIX。
linux类似与DOS，但DOS命令不灵活，且不稳定等；Windows是一款图形化的操作系统，界面友善，操作方便，但其没linux和UNIX稳定。
所以适合装在不长时间使用的个人PC上。
所以说linux集合了各操作系统的优点，可谓是免费开源的较完美的系统了。
首先回答你的问题，笼统的说unix是一种操作系统。
对于unix这种操作系统更详细的解释如下：操作系统是一种特殊的用于控制计算机（硬件）的程序（软件），就如你常用的windows系统也是一种操作系统。
区别在于windows和unix系统面对的计算机硬件不同，windows系统个人版和企业版分别面对个人电脑和pc server；而unix一般来说是针对小型机的操作系统（solaris是可以安装在一些pc server 机器上的），一种提供了一个分时的系统以控制计算机的活动和资源，并且提供一个交互，灵活的操作界。
UNIX 被设计成为能够同时运行多进程，支持用户之间共享数据。
同时，UNIX 支持模块化结构。
这些功能都是针对高端行业用户来设计的。
一、概述标准 UNIX 操作系统是一个交互式的分时系统，提供了一个支持程序开发全过程的基础和环境，可以支持40个终端用户。
UNIX系统是由美国电报电话公司（AT&T）下属的Bell实验室的两名程序员K.汤普逊（Ken Thompson）和D.里奇(Dennis Ritchie)于1969～1970年研制出来的。
UNIX问世以来十分流行，它运行在从高档微机到大型机各种具有不同处理能力的机器上。
目前，UNIX除了可在PDP-11 、DEC公司的VAX-11系统的各种机型上运行之外，还可以在IBM的370、3300系列机和Amdahi 公司、Data General公司、Hp公司的系列机上。
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操作系统内核结构
电子科技大学信软学院
教 师 介 绍
课 程 概 述
一．课程内容简介
1、讲授范围
具体的技术系统及其算法和实现流程，而不是操作系统基本 原理； 2、通用操作系统的现状和分类 DOS类 ---- 结构简单、使用方便、效率低、安全性低
UNIX类 ---- 运行高效、结构通用、安全可靠、适应能力强、 系统较复杂
• 1.2 系统结构
app_1 sh a.out app_n ls date who
内核 硬件 kernel
grep app_2
date
wc
vi
UNIX操作系统的整体结构
系统调用（system call）
以函数形式提供给核外的命令和上层应用系统使用的一 组程序，涵盖操作系统的所有功能。是应用程序请求操作 系统服务的唯一通道。
⑦ ⑧
多国语言支持 • 支持全世界现有的几十种主要语言 网络和资源共享 • 内部: 多进程结构易于资源共享 • 外部: 支持多种网络协议
说明： 1、其它操作系统可能包含部分上述UNIX的特征，但非全部 （如NT就有部分多用户系统特征） 2、这些特征有些是核心直接实现的，有些是由核心提供实现 这种特征的方便性和可能性，而由使用者来实现的。
char buffer[2048]; main(int argc, char *argv[]) { int fdold, fdnew; if(argc != 3) { printf(“need 2 arguments for copy program\n”); exit(1); } fdold = open(argv[1], O_RDONLY); if (fdold == -1) { printf(“cannot open file %s\n”, argv[1]); exit(1); } fdnew = creat(argv[2], 0666); if(fdnew == -1) { printf(“cannot create file %s\n”, argv[2]); exit(1); } copy(fdold, fdnew); exit(0); } copy(int old, int new) { int count; while((count = read(old, buffer, sizeof(buffer))) > 0) write(new, buffer, count); }
MVS类 ---- 功能强大、处理能力巨大、系统复杂、较封闭
功能强大
大巨型机 + z/OS
小中型机 + UNIX
微型机 + Windows
简单易用
3、根本特点
分时多用户、开放性
分时多用户： 多个用户多个进程同时在一个系统中运行 系统资源高度共享、有效协调 开放性： 标准化 —— 结构上的一致性 可移植性 —— 应用软件的编码及系统应用接口 可互操作性 —— 可保持用户原来的使用习惯 异种机之间的互操作
4、教学难点
多用户多进程——同步/互斥、数据一致性、访问安全性 开放性——硬件依赖性、结构伸缩性、广泛适应性
二、教学目的
1、了解主流操作系统的发展方向 低端操作系统 VS 高端操作系统 2、掌握UNIX类操作系统的内部结构和主要算法 文件、文件系统、进程、时钟、输入输出 3、学习大型程序设计的方法和理念 系统结构、功能流程、数据安全、思维模式 4、奠定系统开发和应用开发的基础 功能选择、层次划分、应用系统模式的确定
内核（kernel）
系统调用的集合及实现系统调用的内部算法就形成操作 系统核心
1.3.1 文件系统
/
bin
usr
etc
home
tmp
dev
who
ls
bin
lib
rc
ttys
st
teach
tty0
hd02
admin
hwconf
liu
wang
chen
aa
dir2 save
UNIX文件系统树示例
UNIX文件系统的特征： 1、树状层次结构 树根、树枝、树叶、路径 2、对文件数据的一致对待 文件为有序无格式的字节流，逻辑意义由使用者解释 3、文件管理 建立、删除、修改、备份、移动、替换 存储空间的分配和释放 4、文件的访问和保护 索引节点（inode）、文件描述符(fd) 用户分组、权限划分 5、设备文件管理 统一各外部设备的访问模式
第一章 系统概貌
• 1.1 发展状况
1、发展历史及版本 v.0 1970年 Ken Thompson 和 Dennis Ritchie PDP-7 汇编语言 UNICS v.1 1971年 PDP-11 汇编语言 UNIX v.2 1972年 增加管道功能
1973年 Dennis Ritchie B language ---- C language 重写UNIX 第一个高级语言OS v.6 1975年 对外发表UNIX 大学和科研单位应用 v.7 1978年 第一个商业版本 我国开始深入研究应用的最早版本 System III 1981年 完全转向为社会提供的商品软件 v.5
3、基本功能特征 ① 交互式分时多用户 • 人机间实时交互数据 • 多个用户可同时使用一台机器 • 每个用户可同时执行多个任务 ② 软件复用 • 每个程序模块完成单一的功能 • 程序模块可按需任意组合 • 较高的系统和应用开发效率 ③ 可移植性强 • 数千行汇编码, 数十万行C语言代码, 参数灵活可调 • 核外应用系统, 任意裁减 • 限制规则很少 ⑤ 界面方便高效 • 内部: 系统调用丰富高效 • 外部: shell命令灵活方便可编程 • 应用: GUI 清晰直观功能强大 ⑥ 安全机制完善 • 口令、权限、加密等措施完善 • 抗病毒结构 • 误操作的局限和自动恢复功能
System V 1983年 系统功能稳定完善 公布号: 1.0、2.0、2.3、3.5、4.0、4.2、4.3 现在最后版本为 System V Release 4 (SVR4)
2、主要分支和兼容版本 BSD 加州大学伯克利分校 XENIX/OpenServer Microsoft、SCO公司 HP-UX HP公司 AIX IBM Solaris SUN公司 IRIX SGI公司 Ultrix DEC公司 Linux 开放源代码
三、教材 《UNIX操作系统设计》 （The Design of the UNIX Operating System） （美）Maurice J.Bach 著
陈葆珏
王旭
柳纯录 冯雪山 译
2005年10月出版
机械工业出版社 四、考核说明
本课程为“考查”，请以选“考试”的同学进行更正。
成绩构成：平时成绩 + 期末报告