TA的每日心情 | 怒
2019-11-20 15:22 |
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一：Linux系统是如何构成的？
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! e/ u6 Z( u2 s5 \) C+ W$ }" a" b$ Q Linux是由用户空间和内核空间构成的。如图一所示：# g) _9 c$ u& C" |& w$ a
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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。
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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。6 x+ n3 C6 \3 X% Q! _2 A
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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。
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& g' ?) D0 D9 s$ x, q" c Z三：linux系统为什么被划分为用户空间和内核空间呢？( j, f+ x5 v; O. A
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很简单：安全性！
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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。
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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。
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: s! f3 b. o0 \8 F四：解释一下linux内核空间的三部分组成。; c! V0 i( H% x; p( l- C5 u
1 F2 w" `+ }2 O: D- \# A7 r3 s 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。 v ]0 ?. H1 H8 w
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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。: {5 N# f5 {/ t6 ?
" S8 \6 j p7 E 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。
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* H# K6 J3 a4 s2 T5 l$ w# h; F五：linux内核进一步解释。
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4 u4 E- A t+ o# v o* X 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。/ u6 g+ }" Y# Q/ s8 R3 S* M
9 o. \0 n }- W/ i 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。
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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
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发表于 2020-11-6 13:37
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