Linux内核简介
Linux 内核简介
现在让我们从一个比较高的高度来审视一下 GNU/Linux 操作系统的体系结构。您可以从两个层次上来考虑操作系统,如图 2 所示。
图 2. GNU/Linux 操作系统的基本体系结构
系统调用接口(SCI)的方法
实际上,体系结构可能并不像图 2 所示的一样清晰。例如,处理系统调用(从用户空间切换到内核空间)的机制可能在各个体系结构上都不相同。提供了对虚拟化指令支持的新型 x86 中央处理单元(CPU)在这方面要比使用传统 int 80h 方法的老式 x86 处理器更加高效。
最上面是用户(或应用程序)空间。这是用户应用程序执行的地方。用户空间之下是内核空间,Linux 内核正是位于这里。
GNU C Library (glibc)也在这里。它提供了连接内核的系统调用接口,还提供了在用户空间应用程序和内核之间进行转换的机制。这点非常重要,因为内核和用户空间的应用程序使用的是不同的保护地址空间。每个用户空间的进程都使用自己的虚拟地址空间,而内核则占用单独的地址空间。 更多信息,请参看 参考资料 一节中的链接。
Linux 内核可以进一步划分成 3 层。最上面是系统调用接口,它实现了一些基本的功能,例如 read 和 write。系统调用接口之下是内核代码,可以更精确地定义为独立于体系结构的内核代码。这些代码是 Linux 所支持的所有处理器体系结构所通用的。在这些代码之下是依赖于体系结构的代码,构成了通常称为 BSP(Board Support Package)的部分。这些代码用作给定体系结构的处理器和特定于平台的代码。
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Linux 内核的主要子系统
现在使用图 3 中的分类说明 Linux 内核的主要组件。
图 3. Linux 内核的一个体系结构透视图
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。正如前面讨论的一样,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。有关这个组件的更详细信息可以在 参考资料 一节中找到。
进程管理
内核是什么?
如 图 3 所示,内核实际上仅仅是一个资源管理器。不管被管理的资源是进程、内存还是硬件设备,内核负责管理并裁定多个竞争用户对资源的访问(既包括内核空间也包括用户空间)。
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