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Linux内核组成部分

更新时间:2020-12-16 17:30 浏览119次 来源:银猪在线

在Linux的术语中被称为“内核”,也可以称为“核心”的是控制计算机硬件进行各种工作的操作系统。Linux内核实现了很多重要的体系结构属性,这离不开Linux内核的各个组成部分的分工协作,本文我们就来一一介绍Linux内核组成部分

 

Linux内核组成部分主要分为以下7个部分:存储管理、进程管理、定时器、进程间通信、虚拟文件系统,网络接口以及设备驱动程序等。

1、内存管理

内存管理主要完成的是如何合理有效地管理整个系统的物理内存,同时快速响应内核各个子系统对内存分配的请求。Linux内存管理支持虚拟内存,而多余出的这部分内存就是通过磁盘申请得到的,平时系统只把当前运行的程序块保留在内存中,其他程序块则保留在磁盘中。在内存紧缺时,内存管理负责在磁盘和内存间交换程序块。

 

2、进程管理

进程管理主要控制系统进程对CPU的访问。当需要某个进程运行时,由进程调度器根据基于优先级的调度算法启动新的进程。:Linux支持多任务运行,那么如何在一个单CPU上支持多任务呢?这个工作就是由进程调度管理来实现的。在系统运行时,每个进程都会分得一定的时间片,然后进程调度器根据时间片的不同,选择每个进程依次运行,例如当某个进程的时间片用完后,调度器会选择一个新的进程继续运行。由于切换的时间和频率都非常的快,由此用户感觉是多个程序在同时运行,而实际上,CPU在同一时间内只有一个进程在运行,这一切都是进程调度管理的结果。

 

3、定时器

内核必须能够测量时间以及不同时间点的时差,进程调度就会用到该功能。 jiffies是一个合适的时间坐标。名为jiffies_64和jiffies(分别是64位和32位)的全局变量,会按恒定的时间间隔递增。每种计算机底层体系结构都提供了一些执行周期性操作的手段,通常的形式是定时器中断计时的周期是可以动态改变的。在没有或无需频繁的周期性操作的情况下,周期性地产生定时器中断是没有意义的,这会阻止处理器降低耗电进入睡眠状态。动态改变计时周期对于供电受限的系统是很有用的,例如笔记本电脑和嵌入式系统

 

 

4、进程间通信

进程间通信主要用于控制不同进程之间在用户空间的同步、数据共享和交换。由于不用的用户进程拥有不同的进程空间,因此进程间的通信要借助于内核的中转来实现。一般情况下,当一个进程等待硬件操作完成时,会被挂起。当硬件操作完成,进程被恢复执行,而协调这个过程的就是进程间的通信机制。

 

5、虚拟文件系统

Linux内核中的虚拟文件系统用一个通用的文件模型表示了各种不同的文件系统,这个文件模型屏蔽了很多具体文件系统的差异,使Linux内核支持很多不同的文件系统,这个文件系统可以分为逻辑文件系统和设备驱动程序:逻辑文件系统指Linux所支持的文件系统,例如ext2、ext3和fat等;设备驱动程序指为每一种硬件控制器所编写的设备驱动程序模块。

 

6、网络接口

网络接口提供了对各种网络标准的实现和各种网络硬件的支持。网络接口一般分为网络协议和网络驱动程序。网络协议部分负责实现每一种可能的网络传输协议。网络设备驱动程序则主要负责与硬件设备进行通信,每一种可能的网络硬件设备都有相应的设备驱动程序。

 

7、设备驱动程序

Device Drivers,设备驱动,用于控制所有的外部设备及控制器。由于存在大量不能相互兼容的硬件设备(特别是嵌入式产品),所以也有非常多的设备驱动。因此,Linux内核中将近一半的Source Code都是设备驱动,大多数的Linux底层工程师(特别是国内的企业)都是在编写或者维护设备驱动,而无暇估计其它内容(它们恰恰是Linux内核的精髓所在)。

 

同时,Linux 还是一个动态内核,支持动态添加或删除软件组件,被称为动态可加载内核模块。Linux内核7个组成部分缺一不可,相辅相成,共同构建出了Linux内核这一功能强大的体系结构。本站的Linux教程中,对Linux内核的各种工作机制都有详细的讲解,花费少量时间就能彻底掌握。


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