Linux內(nèi)核淺入淺出

01 前言

擁有超過1300萬行的代碼，Linux內(nèi)核是世界上最大的開源項目之一，但是Linux內(nèi)核是什么，它用于什么？且聽我們慢慢道來。

02 什么是Linux內(nèi)核？

Linux內(nèi)核是Linux操作系統(tǒng)的核心，指的是一個由 Linus Torvalds 負責(zé)維護，提供硬件抽象層、硬盤及文件系統(tǒng)控制及多任務(wù)功能的系統(tǒng)核心程序。

Linux操作系統(tǒng)就是由Linux內(nèi)核與各種常用軟件的集合產(chǎn)品。

03 Linux內(nèi)核版本命名規(guī)則

Linux內(nèi)核版本有兩種：穩(wěn)定版和開發(fā)版 。

Linux內(nèi)核版本號由3個數(shù)字組成：r.x.y

r：目前發(fā)布的內(nèi)核主版本。

x：偶數(shù)表示穩(wěn)定版本；奇數(shù)表示開發(fā)中版本。

y：錯誤修補的次數(shù)。

我們在主機上執(zhí)行uname -a，

uname -a ：顯示系統(tǒng)名、節(jié)點名稱、操作系統(tǒng)的發(fā)行版號、內(nèi)核版本等等。

• 系統(tǒng)名：

  Linux

• 節(jié)點名稱：

  qll

• 操作系統(tǒng)的發(fā)行版號：

  3.10.0-1127.el7.x86_64

命名規(guī)則：

主版本號：3

次版本號：10【奇數(shù)為開發(fā)版本，偶數(shù)為穩(wěn)定版本】

修訂版本號：0【修改的次數(shù)】

此次版本的第N次修改：1127

el7:redhat enterprise linux 7

x86_64：編譯框架(64位)

• 內(nèi)核版本：

  #1 SMP Tue Mar 31 23:36:51 UTC 2020

• 硬件平臺：

  x86_64

• 機器硬件名：

  x86_64

• 系統(tǒng)處理器的體系結(jié)構(gòu)：

  x86_64

• 操作系統(tǒng)：

  GNU/Linux

Linux 內(nèi)核版本命名在不同時期有不同的命名規(guī)范，其中在2.X版本中，X如果為奇數(shù)表示開發(fā)版、X如果為偶數(shù)表示穩(wěn)定版，從2.6.X以及3.X，內(nèi)核版本命名就沒有嚴格的約定規(guī)范了。

04 Linux內(nèi)核的主要功能

Linux內(nèi)核是整個Linux功能體現(xiàn)的核心，它是用C語言編寫的，符合Posix標(biāo)準(zhǔn)。

Linux內(nèi)核主要功能包括進程管理、內(nèi)存管理、文件管理、設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)管理等。

• 進程管理：

  進程是在計算機系統(tǒng)中資源分配的最小單元。內(nèi)核負責(zé)創(chuàng)建和銷毀進程，而且由調(diào)度程序采取合適的調(diào)度策略，實現(xiàn)進程間的合理且實時的處理器資源的共享。從而內(nèi)核的進程管理活動實現(xiàn)了多個進程在一個或多個處理器上的抽象。內(nèi)核還負責(zé)實現(xiàn)不同進程間、進程和其他部件之間的通信。

• 內(nèi)存管理：

  內(nèi)存是計算機系統(tǒng)中主要的資源。內(nèi)核使得多個進程安全而合理地共享內(nèi)存資源，為每個進程在有限的物理資源上建立一個虛擬地址空間。內(nèi)存管理部分代碼可分為硬件無關(guān)部分和硬件有關(guān)部分：硬件無關(guān)部分實現(xiàn)進程和內(nèi)存之間的地址映射等功能；硬件有關(guān)部分實現(xiàn)不同體系結(jié)構(gòu)上的內(nèi)存管理相關(guān)功能并為內(nèi)存管理提供與硬件無關(guān)的虛擬接口。

• 文件管理：

  在Linux系統(tǒng)中的任何一個概念幾乎都可以看做一個文件。內(nèi)核在非結(jié)構(gòu)化的硬件上建立了一個結(jié)構(gòu)化的虛擬文件系統(tǒng)，隱藏了各種硬件的具體細節(jié)，從而在整個系統(tǒng)的幾乎所有機制中使用文件的抽象。Linux在不同物理介質(zhì)或虛擬結(jié)構(gòu)上支持數(shù)十種文件系統(tǒng)。例如，Linux支持磁盤的標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)ext3和虛擬的特殊文件系統(tǒng)。

• 設(shè)備管理：

  Linux系統(tǒng)中幾乎每個系統(tǒng)操作終都映射到一個或多個物理設(shè)備上。除了處理器、內(nèi)存等少數(shù)的硬件資源之外，任何一種設(shè)備控制操作都由設(shè)備特定的驅(qū)動代碼來進行。內(nèi)核中必須提供系統(tǒng)中可能要操作的每一種外設(shè)的驅(qū)動。

• 網(wǎng)絡(luò)管理：

  內(nèi)核支持各種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)管理部分可分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧負責(zé)實現(xiàn)每種可能的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議（TCP/IP協(xié)議等）；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序負責(zé)與各種網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備或虛擬設(shè)備進行通信。