linux系统结构详解

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1、Linux系统结构详解Linux系统一般有4个主要部分：内核、shell、文件系统和应用程序。内核、shell和文件系统一起形成了基本的操作系统结构，它们使得用户可以运行程序、管理文件并使用系统。部分层次结构如图1-1所示。 1.linux内核     内核是操作系统的核心，具有很多最基本功能，它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。    Linux内核由如下几部分组成：内存管理、进程管理、设备驱动程序、文件系统和网络管理等。如图：                    图1   系统调用接口：SCI层提供了某些机制执行从

2、用户空间到内核的函数调用。正如前面讨论的一样，这个接口依赖于体系结构，甚至在相同的处理器家族内也是如此。SCI实际上是一个非常有用的函数调用多路复用和多路分解服务。在./linux/kernel中您可以找到SCI的实现，并在./linux/arch中找到依赖于体系结构的部分。  1. 内存管理     对任何一台计算机而言，其内存以及其它资源都是有限的。为了让有限的物理内存满足应用程序对内存的大需求量，Linux 采用了称为“虚拟内存”的内存管理方式。Linux 将内存划分为容易处理的“内存页”（对于大部分体系结构来说都是4KB）。Linux包括了管理可用内存的方式，

3、以及物理和虚拟映射所使用的硬件机制。　  不过内存管理要管理的可不止4KB缓冲区。Linux提供了对4KB缓冲区的抽象，例如slab分配器。这种内存管理模式使用4KB缓冲区为基数，然后从中分配结构，并跟踪内存页使用情况，比如哪些内存页是满的，哪些页面没有完全使用，哪些页面为空。这样就允许该模式根据系统需要来动态调整内存使用。　　为了支持多个用户使用内存，有时会出现可用内存被消耗光的情况。由于这个原因，页面可以移出内存并放入磁盘中。这个过程称为交换，因为页面会被从内存交换到硬盘上。内存管理的源代码可以在./linux/mm中找到。   2.进程管理    进程实际是某特

4、定应用程序的一个运行实体。在Linux 系统中，能够同时运行多个进程，Linux 通过在短的时间间隔内轮流运行这些进程而实现“多任务”。这一短的时间间隔称为“时间片”，让进程轮流运行的方法称为“进程调度”，完成调度的程序称为调度程序。    进程调度控制进程对CPU的访问。当需要选择下一个进程运行时，由调度程序选择最值得运行的进程。可运行进程实际上是仅等待CPU资源的进程，如果某个进程在等待其它资源，则该进程是不可运行进程。Linux使用了比较简单的基于优先级的进程调度算法选择新的进程。     通过多任务机制，每个进程可认为只有自己独占计算机，从而简化程序的编写。每

5、个进程有自己单独的地址空间，并且只能由这一进程访问，这样，操作系统避免了进程之间的互相干扰以及“坏”程序对系统可能造成的危害。 为了完成某特定任务，有时需要综合两个程序的功能，例如一个程序输出文本，而另一个程序对文本进行排序。为此，操作系统还提供进程间的通讯机制来帮助完成这样的任务。Linux中常见的进程间通讯机制有信号、管道、共享内存、信号量和套接字等。     内核通过SCI提供了一个应用程序编程接口（API）来创建一个新进程（fork、exec或PortableOperatingSystemInterface[POSⅨ]函数），停止进程（kill、exit），并

6、在它们之间进行通信和同步（signal或者POSⅨ机制）。   3.文件系统     和DOS等操作系统不同，Linux操作系统中单独的文件系统并不是由驱动器号或驱动器名称（如A: 或C: 等）来标识的。相反，和UNIX 操作系统一样，Linux操作系统将独立的文件系统组合成了一个层次化的树形结构，并且由一个单独的实体代表这一文件系统。Linux 将新的文件系统通过一个称为“挂装”或“挂上”的操作将其挂装到某个目录上，从而让不同的文件系统结合成为一个整体。Linux 操作系统的一个重要特点是它支持许多不同类型的文件系统。Linux中最普遍使用的文件系统是Ext2，它也

7、是Linux 土生土长的文件系统。但Linux 也能够支持FAT、VFAT、FAT32、MINIX等不同类型的文件系统，从而可以方便地和其它操作系统交换数据。由于Linux 支持许多不同的文件系统，并且将它们组织成了一个统一的虚拟文件系统.     虚拟文件系统（VirtualFileSystem,VFS）:隐藏了各种硬件的具体细节，把文件系统操作和不同文件系统的具体实现细节分离了开来，为所有的设备提供了统一的接口，VFS提供了多达数十种不同的文件系统。虚拟文件系统可以分为逻辑文件系统和设备驱动程序。逻辑文件系统指Linux所支持的文件系统，如ext