什么是linux kernel?有什么作用?

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什么是linux kernel?有什么作用?

2023-12-08 03:46| 来源: 网络整理| 查看: 265

        说到kernel就得先明白什么是操作系统,什么是kernel?什么是操作系统?他们是什么关系?貌似这个问题很大框,答案挺多,以前总以为自己是明白的,但当面试时被问到还真不知道怎么样才是正确的答案,现在总结一下:

        操作系统是计算机资源的管理者,主要管理cpu的资源调度、存储器、I/O设备、文件四个部分。

        对于cpu的资源调度,其实就是进程管理,进程有三种基本状态:就绪态、执行态、阻塞态。进程的数据结构PCB是进程的实体,其中包括进程标示符(内外标示符)、进程调度信息(进程状态、优先级等)、处理机状态信息(主要是处理器各种寄存器中的内容----通用寄存器、指令计数器、程序状态字、用户栈指针)、进程控制信息(程序和数据的地址、同步或通信的条件等)操作系统要做的是创建、调度、终止进程,同步进程,避免死锁。

        对于存储器管理,需要管理寄存器、内存、外存、缓存,负责对可执行存储器的分配、回收以及提供在存储层次间数据移动的管理机制,例如主存与磁盘缓存、高速缓存与主存间的数据移动等。这些需要分段、分页、虚拟。写好一个程序,编译器编译、链接器链接、加载器加载到内存,分配的内存地址,加载到什么地方由操作系统说了算。

        对于I/O管理,就是管理外设。CPU与I/O设备之间有个设备控制器,设备控制器功能包括1、接受和识别CPU的指令,例如磁盘控制器能够接受CPU传来的Read、Write、Format等指令(这个东西和pci9054有什么关系?)。2、数据交换,CPU通过数据总线并行的与控制器交换、控制器与设备之间交换。比如你写一个程序要操作外设或读写文件(这里貌似操作外设也是读写文件)只需要调用操作系统的API,将欲传输的数据放到相应的位置,操作系统会将这些内存中的数据传给外设。I/O的控制方式包括程序I/O、中断I/O、DMAI/O等。3、标示和报告设备的状态。4、地址识别,每个设备都有一个地址。5、数据缓冲,控制器中需要有缓冲器。6、差错控制。

       对于文件管理,即文件系统如NTFS、fat32、ext3等。

       以上是对操作系统的粗浅理解,下面是kernel。

       对于linux kernel,先看它的目录结构,这里只挑几个重要的说明。

       arch 包括所有和体系结构相关的核心代码。从里面我们能看到arm、alpha、i386、mips、ia64这些文件夹,每种处理器架构都有不一样的硬件模块,这里就是要针对不同的架构进行不同的初始化。

        init包含内核的初始化代码(不是系统的引导代码),其中有一个main.c文件,用于执行内核所有的初始化工作(包括初始化内存、初始化所有硬件、创建第一个任务task0,设置中断允许标志位),然后移到用户模式调用fork()函数创建新进程,并在控制台运行shell。

        kernel 包含内核管理的核心代码,瞅这名就知道,这货是个重量级目录,所有的处理任务的程序,包括fork、exit、调度程序(sched.c)以及一些系统调用(sys.c)、信号处理(signal.c)、时间函数(time.c),还有中断异常处理、电源管理等等一系列调用关系错综复杂的函数。

        mm 包含所有的内存管理代码。其中包括实现进程的逻辑地址到实际物理地址的映射,实现分页、分段机制,实现内存页面异常中断处理程序等。   

        drivers包含系统中所有的设备驱动程序,比如什么cdrom啊bluetooth啊pci、i2c这些。

        ipc 包含核心进程间的通信代码。

        fs 存放Linux支持的文件系统代码,里面有ext2、ext3、ext4、fat、ntfs等等一堆目录。 

        net 内核的网络部分代码,其每个子目录对应于网络的一个方面,比如ieee80211、ipv4、ipv6这些目录。

        lib 包含核心的库代码,什么strcpy、sprintf、sort这些函数都在里面。

       百度百科的kernel词条Kernel 指大多数操作系统的核心部分。它由操作系统中用于管理存储器、文件、外设和系统资源的那些部分组成。操作系统内核通常运行进程,并提

供进程间的通信。 

       好了,总结下,操作系统呢,其实就是一个大软件,这个大软件直接运行在裸机上,同时管理软件和硬件,它包括内核,包括其他软件比如用户图形界面、命令行,用户通过操作图形界面,图形界面会调用内核提供的系统调用,这时操作系统由用户态切换到内核态完成相应动作,此过程操作系统应该保证,任何应用程序运行时的错误都不会让系统崩溃。



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