Linux内核学习笔记

mutougeda

一：Linux系统是如何构成的？

    Linux是由用户空间和内核空间构成的。如图一所示：

* s/ h' z! P9 {: u. W4 w' Q
   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。
# W; j8 k% ]9 ~5 N. _/ p, _
6 A( d5 \5 C0 g/ B0 a$ p% m   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。

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。
- o6 l! H) ?+ v! A0 h* I+ G6 c
三：linux系统为什么被划分为用户空间和内核空间呢？
' P$ O2 v7 z; v& P  R
    很简单：安全性！
( f7 \7 U2 `& q
    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。
0 c  w' r6 ?! `9 Z8 ], M1 C
    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。
% ~$ c/ [: D/ c# o# Y
% d2 M4 N, u3 z! w7 _% }四：解释一下linux内核空间的三部分组成。
! ^: |) t+ _, ^  i* ?: B
, a7 f3 Z$ M, N/ g. E  {3 o  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。

. w4 ?( V" }( V. L/ P2 n  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。

. ^  o7 {: Z3 O8 A; q  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。

% l7 O& d5 e0 i: x9 W* W7 J五：linux内核进一步解释。

  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。
/ c/ n9 v7 N1 r) _$ G+ C& o
2 a5 c/ a( H9 ~! [  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。
5 B6 S. ?2 p8 L3 f8 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
3 y% x9 v- H$ d  M3 T. u$ x

smileqq

Linux内核学习