一、内核功能、内核发行版1、到底哪些是操作系统
(1)linux、windows、android、ucos就是操作系统;
(2)操作系统本质上是一个程序深入理解linux内核4.4,由好多个源文件构成,须要编译联接成操作系统程序(vmlinz、zImage);
(3)操作系统的主要作用就是管理计算机硬件,给应用程序提供一个运行环境。
必须晓得的Linux内核常识解读
2、操作系统核心功能(管理资源)
(1)显存管理
若果没有操作系统,显存须要程序自己来管理。诸如在uboot中要使用哪块显存,由程序自己决定的,没有注册也没有限制。此时若果程序不留神把同一块显存重复使用,都会出现程序逻辑错误。
有了操作系统以后,操作系统负责管控所有的显存。应用程序须要使用显存时,都要向操作系统去申请和注册,由操作系统的显存管理模块来分配显存。这样用处是可以保证显存使用不会冲突。
(2)进程调度
操作系统下支持多个应用程序同时运行,这是宏观上的并行。实际上在单核心CPU上微观上是不能并行的,宏观上的并行就是操作系统提供的分时复用机制。操作系统的进程调度模块负责在各个进程之间进行切换。
(3)硬件设备管理
没有操作系统时,控制任何硬件都要自己写代码,有了操作系统后操作系统本身会去控制各个硬件,应用程序就不用考虑硬件的具体细节了。
操作系统的硬件设备管理模块就是驱动模块。
(4)文件系统
文件系统是管理储存设备的一种形式。储存设备由好多磁道组成,每位磁道有512/1024/2048/4096字节,储存设备以磁道为单位进行读写。若果没有文件系统,程序要自己去读写磁道,就得记得那个文件在那个磁道。有了文件系统以后,我们不用再关注某个文件在数学c盘的那个磁道,只用关注文件系统中的目录和文件名。
3、操作系统扩充功能
(1)合同栈
(2)有用的应用程序包
应用程序本身不属于操作系统内核的一部份。
应用程序是给人用的,面向某种功能的,例如ping程序拿来测试网路是否移动,ifconfig程序拿来配置网卡。
4、内核和发行版的区别
(1)内核是操作系统内核的简称。
内核负责实现操作系统的核心功能,内核不包括应用程序。
因而只有内核是难以使用的,由于做任何事情都是通过相应的应用程序来完成的。
卖操作系统的人把内核和一些常用的应用程序打包在一起提供给普通用户,这就是操作系统的发行版(也就是普通意义上的操作系统)。
(2)内核只有一个,发行版有好多(集成不同的应用程序,例如ubuntu、redhat、suse、centos……)。
二、内核和驱动的关联
(1)驱动就是内核中的硬件设备管理模块,属于发展十分活跃的部份。
(2)驱动工作在内核态(cpu在跑操作系统)(与用户态(cpu在跑应用程序)的区别:权限不同)
(3)驱动程序故障可能造成整个内核崩溃。
(4)驱动程序漏洞会使内核不安全。
三、内核和应用程序、根文件系统的关联1、应用和内核的关系
(1)应用程序不属于内核,而是在内核之上的;
(2)应用程序工作在用户态深入理解linux内核4.4,是受限制的;
(3)应用程序故障不会造成内核崩溃;
(4)应用程序通过内核定义的API插口来调用内核工作
(5)总结:应用程序是最终目标,内核就是为应用程序提供底层资源管理的服务员
2、内核和根文件系统
(1)根文件系统提供根目录;属于内核?NO!
(2)进程1储存在根文件系统中,进程1会促使内核态变为用户态。
(3)内核启动最后会去装载根文件系统;
(4)总结:根文件系统为操作系统启动提供了好多必备的资源,如根目录、进程1。
四、linux内核的模块化设计1、什么是模块化设计
(1)由于linux内核很庞大,代码量很大、东西好多linux计划任务,假如设计时完全设计成一体(各个文件、各个函数之间紧耦合),复杂度超出了人所能理解的范围。所以模块化设计是一种必要。
(2)模块化设计就是内核中各个功能模块在代码上是彼此独立的,例如说调度系统和显存管理系统之间并没有全局变量的相互引用,甚至函数相互调用也极少,即使有也是遵守一个插口规范的。模块化设计的目的就是实现功能模块的松耦合。
2、模块化设计的彰显
(1)配置时可剪裁。linux内核在编译之前可以进行配置,配置时可以选择将组成内核的成千上万个模块每一个要或则不要。要了以后还有更多的一些细节的配置。
(2)模块化编译和安装。为了操作便捷,从静态的升级渐渐弄成了动态的升级(不须要重启系统,更不须要重新烧写系统)。这些动态的升级也是由模块化来支持的。
(3)源码中使用条件编译。这些在uboot中早已见过了。
3、模块化设计的益处
(1)功能可剪裁、灵活性;
(2)可扩充性(动态安装卸载、新硬件支持);
(3)利于协作;
4、模块化设计是一种普遍性的系统设计原则五、选择合适版本的内核1、linux内核版本演进导论
(1)linux0.01。初版
(2)linux0.11。好多讲linux内核源代码解析的书都是以这个版本为先前来讲。《图解linux内核设计的艺术》
(3)linux2.4。比较接近现代的版本,好多精典的书都是以2.4版本内核为参照的,例如《LDD3》。
linux2.4的晚期内核在前几年就会常常见到有用的。
(4)linux2.6初期。2.6的初期和2.4晚期内核挺像的。
(5)linux2.6晚期。2.6的晚期内核较初期内核有一些改变linux vps,尤其是驱动相关的部份和一些头文件的位置。2.6的晚期内核目前还算是比较主流。
(6)linux3.x4.x