TA的每日心情 | 怒
2019-11-20 15:22 |
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! Q8 Y9 J- l3 P" j4 M, ~5 J一：Linux系统是如何构成的？
2 ?; a4 L* L+ I8 B* H8 x' {* B- C& e0 e
Linux是由用户空间和内核空间构成的。如图一所示：' v+ O0 O" {1 w
+ r* }/ _, l/ J0 s1 o
" x! t' t; q; v s" c 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。+ c0 b, h) b' @: z
/ Y1 R) h: s' N. b8 p" p
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。
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2 {- a+ ^; x" K, o0 V, k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。
0 T5 {5 t9 O; F' P( f: E
/ M% p# }9 o3 l三：linux系统为什么被划分为用户空间和内核空间呢？
" q% m) u- A" D( }
* |9 V2 w* E9 l7 y% Y) A 很简单：安全性！, Z! Z' X8 r4 H- w5 M( ~
3 H6 t8 J! T1 }2 B" h5 E0 a; a 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。1 Z! ]; d, u8 ]0 c
% K8 W5 F5 Y9 ~8 T7 W2 r 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。
! U% w; X% W. F7 X; S5 ]2 a/ A1 S6 [' C* S8 w5 i% q
四：解释一下linux内核空间的三部分组成。# P2 S& S+ Q$ n& q# }
5 j7 E6 w- p) @2 _: q6 F 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。5 L9 A- C5 N& j! Z. g
) O0 D: |, M; I4 y* P/ w$ t1 A 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。
) F8 i5 N3 q. R. d* I$ g% e; h8 t! A4 f0 y4 u" c6 y
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。/ I7 _# p9 i* i8 g+ v$ G. i
+ n9 T9 T+ z& |) Z五：linux内核进一步解释。
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9 D J) Q6 ?* l7 _9 @ 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。
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5 K" D0 l5 z: ^, A: e 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 |$ K5 s9 j+ e, Z! b( V' G
3 i7 }) Z0 t4 N0 `. K& J; S
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* b. [; J1 A8 K$ y5 Z
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发表于 2020-11-6 13:37
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