Linux内核特性

是一个类Unix操作系统，但不是简化的Unix；不仅继承了Unix的特征，还有其他特性。

• Linux内核的组织形式：整体式的结构，方便每个领域的开发人员参与开发；
• Linux进程调度方式简单高效：采用动态优先级的调度方式，软中断保证内核进程的高效执行；
• Linux支持内核线程（守护进程）：内核线程在后台运行，不需要中端和Shell；
• Linux内核支持多种平台的虚拟内存管理：和硬件平台紧密相关，为了保证通用性，统一接口，移植简单；
• Linux内核另一个独具的特色是虚拟文件系统（VFS，Virtual File System）：不仅可以为逻辑文件系统提供标准的文件接口，还可以为硬件设备提供了统一的标准接口。（硬件是特殊的文件）；
• Linux的模块机制是的内核保持独立而且容易扩充：有利于研发增加新设备和业务；
• 增加系统调用主要是满足特殊的需求：允许设计自己的系统调用，加入到内核模块中；
• Linux内核网络模块面向对象的设计思想：能够使得内核支持多种协议，多种网卡驱动程序等等。

为什么要学Linux内核

1. 提升软件水平，研发出高水平软件；
2. 开发自己的操作系统；
3. 有助于计算机科学领域研究；
4. Linux系统性能优化。

Linux操作系统结构

Linux内核在系统中的位置

• 应用程序：运行在操作系统上的一个进程；
• 系统调用接口（System call interface）：由诺干指令构成的过程，实现特定的服务。但是与一般的过程不同：运行在内核态，一般过程运行在用户态；
• Linux Kernel：实际就是抽象的资源操作到具体硬件操作的接口；
• 硬件：内核赖以生存的条件。

Linux内核子系统之间关系

Linux内核五大主要子系统关系图：

• 进程调度：控制进程对CPU的访问操作。Linux使用优先级调度算法来选择进程；
• 内存管理（MM）：允许多个进程共享主存区域；
• 虚拟文件系统（VFS）：设备驱动程序，逻辑文件系统（ext2、ext3、ext4…）；
• 网络管理：提供对各种网络标准协议的存取和网络硬件支持；
• 进程间通信：支持进程之间各种通信机制。

Linux内核源码组织

Linux内核源码结构（5.6.18）

• arch：不同平台体系结构的相关代码；
• block：设备驱动；
• certs：与认证和签名相关的代码；
• crypto：内核常用的压缩算法，加密算法源代码；
• Documentation：描述模块功能和协议规范的代码；
• drivers：驱动程序（USB总线驱动程序。PCI总线，显卡，网卡）；
• fs：虚拟文件系统VFS代码；
• include：内核源码依赖的绝大部分头文件；
• init：内核初始化代码，直接关联到内存的各个组件入口；
• ipc：进程间通信的实现，比如：信号量，构想内存等等；
• kernel：内核核心代码，包括进程管理，IRQ等等；
• lib：C标准库的子集
• LICenSES：Linux内核根据Licenses/perferred/GPL-2.0中提供GNU通用公共许可版本
• mm：内存管理的相关实现操作；
• net：网络协议代码，比如TCP、Wifi、IPv6等等；
• samples：内核实例代码；
• scripts：编译和配置内核所需要的脚本；
• security：内核安全模型相关代码；
• sound：声卡驱动源码；
• tools：与内核交互；
• usr：用户打包盒压缩内核实现的源码；
• virt：kvm虚拟化目录相关支持实现。

Linux内核目录下文件

• .clang-format：开发团队合作时要注意的代码格式化；
• COPYING：许可和授权信息；
• CREDITS：贡献者列表；
• Kbuild：内核设定脚本；
• Kconfig：开发人员配置内核的时候用到的参数
• MAINTAINERS：目前维护开发人员列表；
• Makefile：编译内核主要文件；
• README：编译内核信息。

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