分析不可或缺的底层架构-linux-深入剖析linux内核-内核分析 (分析不可或缺的成语)

教程大全 2025-07-15 03:05:58 浏览次

深入剖析Linux内核：分析不可或缺的底层架构

Linux内核是一种广泛使用的开源操作系统内核，它构成了许多常见的Linux、Android、Chrome OS和其他嵌入式系统的核心。Linux内核的成功归功于其高度模块化和高度配置化的设计，不可或缺的底层架构为开发人员和系统管理员提供了灵活性和可定制性。本文将深入探讨Linux内核的不可或缺的底层架构，以及为什么这些组件如此关键。

1. 进程管理

进程管理是Linux内核的核心部分之一，它负责启动、终止和管理所有正在运行的进程。Linux内核的进程管理子系统不仅包含处理器调度器和进程组织器，还包括系统调用、中断处理和虚拟内存管理。

Linux内核系统调用允许用户空间应用程序与内核交互，以实现各种操作，例如读写文件、网络连接和创建新进程。中断处理程序允许处理器在发生硬件错误时中断正在执行的程序，以避免系统崩溃。在Linux上，虚拟内存管理允许多个进程共享系统内存而不会相互干扰。

2. 存储管理

存储管理是内核的重要部分，负责管理磁盘分区、文件系统和块设备。Linux内核支持多种文件系统，例如Ext4、Btrfs和XFS，使用户可以按照自己的需求进行选择。

Linux内核还支持多种存储设备，例如硬盘驱动器、USB驱动器和网络存储设备。内核处理这些设备的方式类似于处理文件，使磁盘分区和存储系统可以轻松管理。

3. 网络系统

Linux内核的网络系统支持多个协议，如TCP/IP、HTTP、TP和DNS。这些协议允许计算机和其他设备在网络上进行通信。为了实现网络通信，内核提供了多个网络协议栈和套接字抽象层。

在Linux内核中，许多网络任务由网络设备驱动程序执行。驱动程序负责控制物理网络接口，例如网卡和蓝牙适配器，并将请求传递给协议栈以便处理。

4. 设备驱动程序

Linux内核通过设备驱动程序来管理其它硬件设备，如音频、图像、网络和存储设备。与进程管理子系统类似，Linux内核的设备驱动程序也一样高度的可定制和灵活。开发人员可以编写自己的设备驱动程序与内核进行交互，以实现特定的功能要求。

在Linux内核中，默认情况下支持大多数常见的硬件设备，包括声卡和鼠标、键盘等。如果遇到新型硬件设备，需要安装新的驱动程序来支持。

5. 虚拟化

Linux内核同时还支持虚拟化技术，也就是利用计算机的资源在单一的物理设备上创建多个虚拟计算机环境来模拟实际的硬件环境。这使得在一台物理计算机上运行多个不同类型的操作系统成为可能。

虚拟化技术可以降低企业在计算机硬件资源上的开支，同时提高服务器可用性和可伸缩性。它还允许多个用户在单一的计算机上同时运行，并且可以确保不同用户之间相互独立。Linux内核强大的虚拟化可扩展性，使其成为构建云基础架构和虚拟机解决方案的首选系统。

正如我们所看到的，Linux内核中的这些组件是操作系统的核心，而它们也是Linux的成功之一。Linux内核是一个高度定制化的开源内核，使用户可以通过添加自己的内核模块，以满足其特定的需求。对于想要了解更多Linux操作系统底层技术的开发人员和系统管理员来说，深入剖析Linux内核的技术细节将大有好处。

相关问题拓展阅读：

2.6了,看linux 内核源代码情景分析有意义吗

我们老师好像提过一点。现在的linux 内核代码量太大了则局，看不完，也看不到精华。

linux 内核代码情景分析是最初的一个版本，代码量小，誉凯这以把握linux 内核精华。不晓得讲的庆盯唤对不对。

lz linux大神？看内核源码了啊。

意义肯定有，只是你如何评定你的时间精力“投入”与“收获”问氏毕枣歼拆题。看基于2.4版的《linux 内核源代码情景分析》要注意，内存管理部分与2.6完全不同数盯。

linux内核~~?

Linux内核的C语言源文件。

至于用途，对于一般用户扰闭来说主要就是自己来定制和编译内核文件了含禅，用谈李尘来定制自己的Linux系统。学习者还可以通过它来学习操作系统的开发。高手可以修改这些源文件，进一步改进系统。

用gcc编译一下,就成了内核镜像了

开机时要把镜磨卜像加载进内存

在加上些软件,就是一个比较完整的linux了瞎棚穗

内核源码书:

linux内核完全注释(0.11/0.12内核)

linux内核源代码情景分析(2.4内核)

要弄和信明白内核结构,多研究研究Makefile文件

搞明白一个操作系统可不是迹碧顷件简单的事情，看懂源码就更不容易了

最原始的 0.11版的linux内核都要好几万行代码，还不知姿陆道你下的是哪个版本。

不过，我这里有一个pdf是从最简慧旅单的 0.11版本的linux内核讲解的，文件名

《linux 内核完全注释》你要不要？

…..不好说.

总之 ~ ~ 很复杂.

Linux内核源代码情景分析适合初学linux的人吗

非常的不适合，如果你是C语言工程师，有实际工作经验的那种能看的明白，如果是学生建议实际局察谨一点，算桐基法我就不说了，你要会很没晌多操作系统和数据结构的理论基础。不是学过就可以的

不适合初学者，会彻底让你崩溃的

如果你有一定的c语言基础并且对linux的文件系统比较了解的话，可以直接看linux的内核源码分析

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LINUX有什么用？

Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统，存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux内核。 Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。 Linux是一个领先的操作系统，世界上运算最快的10台超级计算机运行的都是Linux操作系统。严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统。 Linux得名于天才程序员林纳斯·托瓦兹。

linux的内核运行原理是怎么样的呢？如何从开机，到加载内核镜像到内存？

当PC启动时,Intel系列的CPU首先进入的是实模式,并开始执行位于地址0xFFFF0处的代码,也就是ROM-BIOS起始位置的代码。 BIOS先进行一系列的系统自检,然后初始化位于地址0的中断向量表。最后BIOS将启动盘的第一个扇区装入到0x7C00,并开始执行此处的代码。这就是对内核初始化过程的一个最简单的描述。最初,linux核心的最开始部分是用8086汇编语言编写的。当开始运行时,核心将自己装入到绝对地址0x,再将其后的2k字节装入到地址0x处,最后将核心的其余部分装入到0x。当系统装入时,会显示Loading...信息。装入完成后,控制转向另一个实模式下的汇编语言代码boot/Setup.S。 Setup部分首先设置一些系统的硬件设备,然后将核心从0x处移至0x1000处。这时系统转入保护模式,开始执行位于0x1000处的代码。接下来是内核的解压缩。 0x1000处的代码来自于文件Boot/head.S,它用来初始化寄存器和调用decompress_kernel( )程序。 decompress_kernel( )程序由Boot/inflate.c,Boot/unzip.c和Boot../misc.c组成。解压缩后的数据被装入到了0x处,这也是linux不能在内存小于2M的环境下运行的主要原因。解压后的代码在0x处开始执行,紧接着所有的32位的设置都将完成： IDT、GDT和LDT将被装入,处理器初始化完毕,设置好内存页面,最终调用start_kernel过程。这大概是整个内核中最为复杂的部分。 [系统开始运行]linux kernel 最早的C代码从汇编标记startup_32开始执行startup_32:start_kernellock_kerneltrap_initinit_IRQsched_initsoftirq_inittime_initconsole_init#ifdef CONFIG_MODULESinit_modules#endifkmem_cache_initsticalibrate_delaymem_initkmem_cache_sizes_initpgtable_cache_initfork_initproc_caches_initvfs_caches_initbuffer_initpage_cache_initsignals_init#ifdef CONFIG_PROC_FSproc_root_init#endif#if defined(CONFIG_SYSVIPC)ipc_init#endifcheck_bugssmp_initrest_initkernel_threadunlock_kernelcpu_idle・startup_32 [arch/i386/kernel/head.S]・start_kernel [init/main.c]・lock_kernel [include/asm/smplock.h]・trap_init [arch/i386/kernel/traps.c]・init_IRQ [arch/i386/kernel/i8259.c]・sched_init [kernel/sched.c]・softirq_init [kernel/softirq.c]・time_init [arch/i386/kernel/time.c]・console_init [drivers/char/tty_io.c]・init_modules [kernel/module.c]・kmem_cache_init [mm/slab.c]・sti [include/asm/system.h]・calibrate_delay [init/main.c]・mem_init [arch/i386/mm/init.c]・kmem_cache_sizes_init [mm/slab.c]・pgtable_cache_init [arch/i386/mm/init.c]・fork_init [kernel/fork.c]・proc_caches_init・vfs_caches_init [fs/dcache.c]・buffer_init [fs/buffer.c]・page_cache_init [mm/filemap.c]・signals_init [kernel/signal.c]・proc_root_init [fs/proc/root.c]・ipc_init [ipc/util.c]・check_bugs [include/asm/bugs.h]・smp_init [init/main.c]・rest_init・kernel_thread [arch/i386/kernel/process.c]・unlock_kernel [include/asm/smplock.h]・cpu_idle [arch/i386/kernel/process.c]start_kernel( )程序用于初始化系统内核的各个部分,包括：*设置内存边界,调用paging_init( )初始化内存页面。 *初始化陷阱,中断通道和调度。 *对命令行进行语法分析。 *初始化设备驱动程序和磁盘缓冲区。 *校对延迟循环。最后的functionrest_init 作了以下工作:・开辟内核线程init・调用unlock_kernel・建立内核运行的cpu_idle环, 如果没有调度,就一直死循环实际上start_kernel永远不能终止.它会无穷地循环执行cpu_idle.最后,系统核心转向move_to_user_mode( ),以便创建初始化进程（init）。此后,进程0开始进入无限循环。初始化进程开始执行/etc/init、/bin/init 或/sbin /init中的一个之后,系统内核就不再对程序进行直接控制了。之后系统内核的作用主要是给进程提供系统调用,以及提供异步中断事件的处理。多任务机制已经建立起来,并开始处理多个用户的登录和fork( )创建的进程。 [init]init是第一个进程,或者说内核线程initlock_kerneldo_basic_setupmtrr_initsysctl_initpci_initsock_initstart_context_threaddo_init_calls(*call())-> kswapd_initprepare_namespacefree_initmemunlock_kernelexecve[目录]--------------------------------------------------------------------------------启动步骤系统引导：涉及的文件./arch/$ARCH/boot/bootsect.s./arch/$ARCH/boot/.S这个程序是linux kernel的第一个程序,包括了linux自己的bootstrap程序,但是在说明这个程序前,必须先说明一般IBM PC开机时的动作(此处的开机是指打开PC的电源):一般PC在电源一开时,是由内存中地址FFFF:0000开始执行(这个地址一定在ROM BIOS中,ROM BIOS一般是在FEOOOh到FFFFFh中),而此处的内容则是一个jump指令,jump到另一个位於ROM BIOS中的位置,开始执行一系列的动作,包括了检查RAM,keyboard,显示器,软硬磁盘等等,这些动作是由系统测试代码(system test code)来执行的,随着制作BIOS厂商的不同而会有些许差异,但都是大同小异,读者可自行观察自家机器开机时,萤幕上所显示的检查讯息。紧接着系统测试码之后,控制权会转移给ROM中的启动程序(ROM bootstrap routine),这个程序会将磁盘上的第零轨第零扇区读入内存中(这就是一般所谓的boot sector,如果你曾接触过电脑病毒,就大概听过它的大名),至於被读到内存的哪里呢? --绝对位置07C0:0000(即07C00h处),这是IBM系列PC的特性。而位在linux开机磁盘的boot sector上的正是linux的bootsect程序,也就是说,bootsect是第一个被读入内存中并执行的程序。现在,我们可以开始来看看到底bootsect做了什么。第一步首先,bootsect将它自己从被ROM BIOS载入的绝对地址0x7C00处搬到0x处,然后利用一个jmpi(jump indirectly)的指令,跳到新位置的jmpi的下一行去执行,第二步接着,将其他segment registers包括DS,ES,SS都指向0x9000这个位置,与CS看齐。另外将SP及DX指向一任意位移地址( offset ),这个地址等一下会用来存放磁盘参数表(disk para- meter table )第三步接着利用BIOS中断服务int 13h的第0号功能,重置磁盘控制器,使得刚才的设定发挥功能。第四步完成重置磁盘控制器之后,bootsect就从磁盘上读入紧邻着bootsect的setup程序,也就是setup.S,此读入动作是利用BIOS中断服务int 13h的第2号功能。 setup的image将会读入至程序所指定的内存绝对地址0x处,也就是在内存中紧邻着bootsect 所在的位置。待setup的image读入内存后,利用BIOS中断服务int 13h的第8号功能读取目前磁盘的参数。第五步再来,就要读入真正linux的kernel了,也就是你可以在linux的根目录下看到的vmlinuz 。在读入前,将会先呼叫BIOS中断服务int 10h 的第3号功能,读取游标位置,之后再呼叫BIOS 中断服务int 10h的第13h号功能,在萤幕上输出字串Loading,这个字串在boot linux时都会首先被看到,相信大家应该觉得很眼熟吧。第六步接下来做的事是检查root device,之后就仿照一开始的方法,利用indirectjump 跳至刚刚已读入的setup部份第七步setup.S完成在实模式下版本检查,并将硬盘,鼠标,内存参数写入到 INITSEG中,并负责进入保护模式。第八步操作系统的初始化。