Linux内核的关键内容简介 (linux内核有哪些内容)

Linux是一种自由和开放源代码的操作系统，广泛应用于服务器端和嵌入式设备。其核心组件——Linux内核，是实现操作系统基本功能的最核心部分。Linux内核由许多模块组成，包括进程调度、内存管理、设备驱动程序等。在本文中，我们将简要介绍Linux内核的几个重要模块。

1. 进程调度

在多任务操作系统中， CPU 必须按照某种算法将 CPU 使用权交给不同的进程。Linux内核采用了一种称为 CFS（Completely Fr Scheduler）的算法，它不同于传统的抢占式调度，而是尽量使所有进程获得公平的 CPU 时间。CFS 算法是用红黑树来维护进程调度队列，运用高精度计时器来实现时间片轮转。

2. 内存管理

内存管理是一个操作系统非常重要的任务。 Linux内核采用了一种称为 vm_area_struct 结构体来管理虚拟内存区域，通过它可以更加直观地描述一段内存的起始地址和大小。与此同时， Linux 还使用交换空间作为系统内存管理的一种方式。使用交换空间可以支持系统进程创建多于物理内存的内存占用。

3. 设备驱动程序

Linux内核也需要支持访问硬件设备，如网络接口卡、硬盘等。为了对外设访问进行抽象， Linux 内核使用了一种称为“设备节点”的东西。在Filesystem中，每个设备驱动程序都相对应一个设备节点，这样用户程序就可以通过这些设备节点与硬件交互。各设备，其驱动程序在内核中。可以通过查看 /proc/devices 中的设备节点知道所有安装的设备驱动（主设备号）。

4. 虚拟文件系统

虚拟文件系统是 Linux 内核中的一种特定类型的文件系统。它不会直接访问存储，而是访问实际文件系统的方式进行文件读写。通过虚拟文件系统， Linux 内核不仅能方便地访问底层文件系统，还能将多种类型的文件系统进行组合使用（比如将 ext3 和 FAT32 文件系统组成一个虚拟文件系统进行访问）。

Linux内核是一种由许多模块组成的复杂系统。我们在这篇文章中简要介绍了几个重要模块，包括进程调度、内存管理、设备驱动程序和虚拟文件系统。这些模块一起协同工作，为 Linux 操作系统提供了优秀的性能和可靠性。Linux内核的持续发展使它成为了众多服务器端和嵌入式设备的首选操作系统。

相关问题拓展阅读：

• 什么是linux内核

什么是linux内核

Linux 内核设计的理念主要有这几个点：

MutiTask，多任务

P，对称多处理

ELF，可执行文件链接格式

Monolithic Kernel，宏内核

MutiTask

MutiTask 的意思是多任务，代表着 Linux 是一个多任务的操作系统。多任务意味着可以有多个任务同时执行，这里的「同时」可以是并发或并行：

对于单核 CPU 时，可以让每个任务执行一小段时间，时间到就切换另外一个任务，从宏观角度看，一段时间内执行了多个任务，这被称为并发。

对于多核 CPU 时，多个任务可以同时被不同核心的 CPU 同时执行，这被称为并行。

P

P 的意思是对称多处理，代表着每个 CPU 的地位是相等的，对资源的使用权限也是相同的，多个 CPU 共享同一个内存，每个 CPU 都可以访问完整的内存和硬件资源。

这个特点决定了 Linux 操作系统不会有某个 CPU 单独服务应用程序或内核程序，而是每个程序都可以被分配到任意一个 CPU 上被执行。

ELF

ELF 的意思是可执行文件链接格式，它是 Linux 操作系统中可执行文件的存储格式;

ELF 文件格式

ELF 把文件分成了一个个分段，每一个段都有自己的作用，具体每个段的作用这里就不详细说明了，感兴趣的同学可以去看《程序员的自我修养——链接、装载和库》这本书。

另外，ELF 文件有两种索引，Program header table 中记录了「运行时」所需的段，而 Section header table 记录了二进制文件中各个「段的首地址」。

那 ELF 文件怎么生成的呢？

我们编写的代码，首先通过「编译器」编译成汇编代码，接着通过「汇编器」变成目标代码，也就是目标文件，最后通过「链接器」把多个目标文件以及调用的各种函数库链接起来，形成一个可执行文件，也就是 ELF 文件。

那 ELF 文件是怎么被执行的呢？

执行 ELF 文件的时候，会通过「装载器」把 ELF 文件装载到内存里，CPU 读取内存中宏内核的特征是系统内核的所有模块，比如进程调度、内存管理、文件系统、设备驱动等，都运行在内核态。

不过，Linux 也实现了动态加载内核模块的功能，例如大部分设备驱动是以可加载模块的形式存在的，与内核其他模块解藕，让驱动开发和驱动加载更为方便、灵活。

Linux是由

Linus Torvalds

开发的

类UNIX

的操作系统，Linux主要特点是开源的，因此我们可以免费使用来当做服务器。

Linux严格分为两个含义。

1.广泛的Linux是指Linux发行版

2.狭义的Linux是指

Linux内核

Linux内核是操作系统的基础，介于硬件和软件之间，并且内核位于操作系统中,操作系统将在硬件和软件之间进行调解，Linux内核是操作系统核心部分的功能。

二：内核的基本性能

1.流程管理

在Linux内核中，程序的执行状态以进程为单位进行管理。此外，内核为每个进程准备一个名为task_stract结构的

数据结构

。

2.进程调度程序

可执行状态等待哪个进程以哪个顺序执行,由于基本上不可能运行比CPU数量更多的进程，因此运行过程的效率非常重要。

3.内存管理

在Linux内核中，使用

物理内存

和虚拟内存管理数据。通过分配对应于物理

存储器

的虚拟地址，而不是实际为每个进程分配物理存储器地址，可以使用容量远大于实际物理存储器容量的存储器。它使它成为可能。此外，由于每个进程都分配了自己的虚拟地址，因此每个进程的内存空间是独立的，并且不会违反其他进程的内存。

3.文件系统

它以文件的形式提供存储数据的访问方法。所有数据都以文件的形式进行管理。/ Directory（

根目录

）作为顶点，内核本身作为文件和目录的存在。

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