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标题: Linux内核学习笔记 [打印本页]
作者: mutougeda    时间: 2020-11-6 13:37
标题: Linux内核学习笔记
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一：Linux系统是如何构成的？& R' @  V2 j. @
% t" l/ d1 C# h; K8 t3 k* Y
    Linux是由用户空间和内核空间构成的。如图一所示：
) K1 B+ L) z( G/ b, ~
) ?, `- j8 l& W3 r# ^/ t
- o# x  M7 q) h  r" x1 `5 O   用户空间主要是由应用程序和C库GNU C Library(glibc)组成，还包括一些用户文件及一些配置文件等。
, @% G3 s$ B& r) r$ e
+ W2 O1 e( V( P$ ^% D1 ]4 w! E   内核空间是由系统调用接口(SCI)、内核代码、依赖于体系结构的代码。0 F! Z* c8 s6 q/ R6 k

0 B# q( e% b/ G3 J' I二：内核空间和用户空间是程序执行的两种不同的状态，通过系统调用和硬件中断能够完成从用户空间到内核空间的转移。有人可能会问“内核空间和用户空间不是组成了Linux系统吗，怎么又成了程序执行的状态？”其实这里要明白，Linux系统本质不就是程序吗？那么这里就可以理解了吧。! Q0 r+ U2 n2 J3 D+ C1 G1 a7 c
. @, }6 b6 A. A' m& u
三：linux系统为什么被划分为用户空间和内核空间呢？2 A( n/ w+ {1 j  M

7 ~! c* _3 h4 A- k. i    很简单：安全性！
6 T* r' s' Q% P8 h
7 {$ `, x4 s# _4 J$ M* B    现代的CPU通常实现了不同的工作模式，以ARM为例，实现了7中工作模式：用户模式(usr)、系统模式(sys)、快速中断(fiq)、外部中断(irq)、管理模式(svc)、数据访问中止（abt）、未定义指令异常(umd)。这七种不同的工作模式下，有不同的权限，至少对寄存器是有不同的访问权限的。7 h) v/ ?/ g. u- |2 X

3 e& i' {1 N+ }- |3 |    上述是基于ARM架构，再以X86架构为例，X86也实现了4个不同的级别:Ring0-Ring3。在Ring0下，可以执行特权指令，可以访问IO设备等，在Ring3则有很多限制。Linux系统就利用CPU这种不同级别有不同权限的特性，使用了其中的两级来分别运行linux的内核与应用程序，这样就避免了用户的误操作对系统的本身造成的损害，比如说系统崩溃，从而使操作系统本身得到充分的保护。例如：如果使用X86，用户代码运行在Ring3，内核代码运行在Ring0。2 \4 e5 Z: G8 V; R

1 A) H; u% C$ M% n  b5 Z2 t四：解释一下linux内核空间的三部分组成。4 n8 g( \$ I" `! P" J% w0 s8 A4 W# B

, o0 {- a* A5 ~+ N  系统调用接口：位于linux内核空间的最上层，它实现了一些基本的功能，例如read和write。
, f/ y/ F0 ^6 O' ]3 l  @# X
  L  `/ Q2 E6 b' K  内核代码：位于系统调用接口之下，它可以更精确地定义为独立于体系结构的内核代码，这些代码是linux所支持的所有处理器体系结构所通用的。
; B5 W( T# x2 G1 G1 r. B5 O
4 o' `, k8 @! Y5 r1 a. z: y. {1 d  依赖于体系结构的代码：位于内核代码之下，它构成了通常称为板级支持包的部分，这些代码用作给定体系结构的处理器和特定于平台的代码。3 g2 L7 W6 X4 @/ X0 ?& w, ?* O4 N) c
' W, ^% ^+ m; T
五：linux内核进一步解释。
2 }+ w  t9 x: C3 A: j
# {5 O+ ^# i( M1 i3 r) h" l9 M  Linux的内核是一个整体式的结构，是一个单独的、非常大的程序。( C5 E# V( N; M) G8 S* D& V8 R1 v
0 x2 L- r; \0 A0 X3 p7 z! j
  从实现机制来说，它可分为七个子系统，各个子系统都提供了内部接口(函数和变量)，子系统之间的通信是通过直接调用其他子系统中的函数实现的，而不是通过消息传递实现的。
. B/ \8 `  ?2 X, l# S' k0 E! i& @! L& Y& M
  这七个子系统分别为：①系统调用接口(SCI)；②进程管理(PM)；③内存管理(MM)；④虚拟文件系统(VFS)；⑤网络堆栈(NS)；⑥设备驱动程序(DD)；⑦依赖体系结构的代码(Arch)。如图二所示; ?: K$ g( F0 {  \

# a( F5 D$ l2 N, Y
作者: smileqq    时间: 2020-11-6 14:05
Linux内核学习



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