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2022-06-26 14:07 作者:補(bǔ)給站Linux內(nèi)核 0人讀過 | 我要投稿

什么是操作系統(tǒng)OS

操作系統(tǒng)（簡稱為OS）是一種軟件平臺，可創(chuàng)建一個環(huán)境，用戶可以在該環(huán)境中在計算設(shè)備上運行不同的應(yīng)用程序。操作系統(tǒng)充當(dāng)軟件程序和系統(tǒng)硬件組件之間的橋梁。它被移動設(shè)備，標(biāo)簽，臺式機(jī)，Web服務(wù)器，視頻游戲機(jī)等不同的設(shè)備所利用。市場上有各種操作系統(tǒng)可用，例如Windows，Linux，Unix和Mac OSX。

操作系統(tǒng)的的組成

Bootloader：它負(fù)責(zé)設(shè)備的啟動過程。
Shell：Shell是一種編程語言，它可以控制其他文件，進(jìn)程以及所有其他程序。
Kernel：它是操作系統(tǒng)的主要組件，管理內(nèi)存，CPU和其他相關(guān)組件。
Desktop Environment：這是用戶通常與之交互的環(huán)境。
Graphical server(圖形服務(wù)器)：它是操作系統(tǒng)的子系統(tǒng)，用于在屏幕上顯示圖形
Applications: 這些是執(zhí)行不同用戶任務(wù)（例如word，excel等）的程序集。
Daemons : 后臺服務(wù)提供商。

什么是內(nèi)核kernel

內(nèi)核是操作系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。它借助進(jìn)程間通信和系統(tǒng)調(diào)用，在硬件級別上充當(dāng)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)處理之間的橋梁。
每當(dāng)將操作系統(tǒng)加載到內(nèi)存中時，首先，將加載內(nèi)核并將其保留在那里，直到操作系統(tǒng)關(guān)閉。內(nèi)核負(fù)責(zé)處理低級任務(wù)，例如任務(wù)管理，內(nèi)存管理，風(fēng)險管理等。

內(nèi)核的任務(wù)

用于應(yīng)用程序執(zhí)行的流程管理。
內(nèi)存和I / O（輸入/輸出）管理。
系統(tǒng)調(diào)用控制（內(nèi)核的核心行為）。
借助設(shè)備驅(qū)動程序進(jìn)行設(shè)備管理。

內(nèi)核空間，用戶空間是什么？

內(nèi)核空間

內(nèi)核處于提升的系統(tǒng)狀態(tài)，其中包括受保護(hù)的內(nèi)存空間以及對設(shè)備硬件的完全訪問權(quán)限。此系統(tǒng)狀態(tài)和內(nèi)存空間統(tǒng)稱為內(nèi)核空間。在內(nèi)核空間內(nèi)，對硬件和系統(tǒng)服務(wù)的核心訪問進(jìn)行管理，并作為服務(wù)提供給系統(tǒng)的其余部分。

用戶空間

用戶空間或用戶域是在操作系統(tǒng)內(nèi)核環(huán)境之外運行的代碼，用戶空間定義為操作系統(tǒng)用來與內(nèi)核連接的各種應(yīng)用程序或程序或庫。
用戶的應(yīng)用程序是在用戶空間中執(zhí)行的，它們可以通過內(nèi)核系統(tǒng)調(diào)用訪問計算機(jī)可用資源的一部分。通過使用內(nèi)核提供的核心服務(wù)，可以創(chuàng)建用戶級別的應(yīng)用程序，例如游戲或辦公軟件。

內(nèi)核的操作

內(nèi)核是任何操作系統(tǒng)的心臟，因為它控制系統(tǒng)中的所有其他程序。當(dāng)設(shè)備啟動時，內(nèi)核會經(jīng)歷一個初始化的過程，例如檢查內(nèi)存。它負(fù)責(zé)內(nèi)存分配部分，并創(chuàng)建了一個運行應(yīng)用程序的環(huán)境，而沒有任何干擾。
內(nèi)核充當(dāng)服務(wù)提供者，因此程序可以請求內(nèi)核完成多項任務(wù)，例如請求使用磁盤，網(wǎng)卡或其他硬件，并且內(nèi)核為CPU設(shè)置中斷以啟用多任務(wù)處理。它不讓錯誤的程序進(jìn)入其他程序的操作功能，從而保護(hù)了計算環(huán)境。它通過不允許存儲空間來阻止未經(jīng)授權(quán)的程序進(jìn)入入口，并限制它們消耗的CPU時間。

內(nèi)核的分類

通常有三類內(nèi)核：

Monolithic kernel: 它包含許多設(shè)備驅(qū)動程序，可在設(shè)備的硬件和軟件之間創(chuàng)建通信接口。

它是操作系統(tǒng)廣泛使用的內(nèi)核。在單片架構(gòu)中，內(nèi)核由可以動態(tài)加載和卸載的各種模塊組成。這種體系結(jié)構(gòu)將擴(kuò)展OS的功能，并允許輕松擴(kuò)展內(nèi)核。

使用單片式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)核的維護(hù)變得容易，因為當(dāng)需要修復(fù)特定模塊中的錯誤時，它允許相關(guān)模塊進(jìn)行加載和卸載。因此，它消除了繁瑣的工作，即降低并重新編譯整個內(nèi)核以進(jìn)行很小的更改。在單片內(nèi)核中，卸載不再使用的模塊更加容易。

Micro kernel: 它只能執(zhí)行基本功能。

微內(nèi)核已經(jīng)發(fā)展成為單片內(nèi)核的替代產(chǎn)品，以解決單片內(nèi)核無法做到的內(nèi)核代碼不斷增長的問題。這種體系結(jié)構(gòu)允許某些基本服務(wù)（例如協(xié)議棧，設(shè)備驅(qū)動程序管理，文件系統(tǒng)等）在用戶空間中運行。這樣可以以最少的代碼增強(qiáng)OS的功能，提高安全性并確保穩(wěn)定性。

它通過使系統(tǒng)的其余部分正常運行而不會造成任何中斷，從而限制了對受影響區(qū)域的損壞。在微內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)中，所有基本OS服務(wù)都可以通過進(jìn)程間通信（IPC）提供給程序。微內(nèi)核允許設(shè)備驅(qū)動程序和硬件之間的直接交互。

Hybrid kernel: 它結(jié)合了單片內(nèi)核和微內(nèi)核的各個方面。

混合內(nèi)核可以決定要在用戶模式和主管模式下運行什么。通常，在混合內(nèi)核環(huán)境中，設(shè)備驅(qū)動程序，文件系統(tǒng)I / O之類的內(nèi)容將在用戶模式下運行，而服務(wù)器調(diào)用和IPC則保持在管理者模式下。它提供了兩個世界的最佳體驗。

Linux操作系統(tǒng)

Linux是Linus Torvalds在1991年開發(fā)的開源平臺。它在各種設(shè)備中用作操作系統(tǒng)，例如在計算機(jī)，服務(wù)器，移動設(shè)備，大型機(jī)和其他嵌入式設(shè)備中。由于它是開源軟件，因此用戶可以根據(jù)需要自定義此操作系統(tǒng)。它支持幾乎所有主要的計算機(jī)平臺，例如ARM，x86，SPARK等。Linux的最常見用法是用于Server，但也用于臺式機(jī)，電子書閱讀器，智能手機(jī)等。

Linux內(nèi)核

內(nèi)核是任何基于Linux的操作系統(tǒng)的核心組件。它代表了臺式機(jī)和服務(wù)器的Linux發(fā)行版的核心方面。它具有整體架構(gòu)，并且操作系統(tǒng)完全在內(nèi)核空間中運行。整體內(nèi)核不僅包圍中央處理器，IPC和內(nèi)存，而且具有系統(tǒng)服務(wù)器調(diào)用，設(shè)備驅(qū)動程序和文件系統(tǒng)管理。 Linux內(nèi)核充當(dāng)設(shè)備軟件和硬件之間的一層。
內(nèi)核可以是單片，微內(nèi)核或混合內(nèi)核（例如OS X和Windows 7）。 Linux內(nèi)核是類似于UNIX系統(tǒng)的單片計算機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)核。 Linux操作系統(tǒng)系列（通常稱為Linux發(fā)行版）基于此內(nèi)核。與微內(nèi)核不同，單塊內(nèi)核不僅包含中央處理單元，內(nèi)存和IPC，還具有設(shè)備驅(qū)動程序，系統(tǒng)服務(wù)器調(diào)用和文件系統(tǒng)管理。他們最擅長與硬件通信并同時執(zhí)行多項任務(wù)。由于這個原因，此處的過程反應(yīng)速度很快。
但是，很少的挫折是所需的巨大安裝和內(nèi)存占用空間以及安全性不足，因為一切都以管理員模式運行。相反，隨著用戶服務(wù)和內(nèi)核的分離，微內(nèi)核對應(yīng)用程序調(diào)用的反應(yīng)可能會很慢。因此，與整體內(nèi)核相比，它們的尺寸更小。微內(nèi)核很容易擴(kuò)展，但是編寫微內(nèi)核需要更多代碼。 Linux內(nèi)核是用C和Assembly編程語言編寫的。