Linux内核是操作系统中最核心和关键的部分,具有稳定、高系能、容易维护等优点,这与Linux优秀的内核实现是分不开的,今天小编就来介绍下Linux系统内核。

Linux把系统层和用户层分开,硬件系统之上便是内核,直接负责与底层硬件进行交互,用户应用则通过内核直接或间接与硬件打交道。内核进行资源管理的单位是任务, 这主要是指进程,它是由内核统一管理的,称为用户空间或用户进程,在用户模式中运行。

Linux系统内核主要负责这么几个部分:

1、对进程的管理

Linux对进程的管理主要就是上下文切换,涉及到进程的启动、暂停、恢复与终止。其实更准确地来说应该是对任务的管理,因为管理的不仅仅是进程,还有线程,在Linux上将进程与线程统一称之为任务。

早期的Linux上对线程支持不好,二者区别并不是很大,随着CPU的升级以及内核的改进,Linux上的线程也比原先性能改进很多。上下文切换其实就是CPU时间片轮换的过程,内核提供了任务调度器,保障每个任务都能够获得其应有的CPU时间片,而内核会在上下文切换的时间间隙中获得CPU。

在多核CPU系统中,如果新的进程在另外的一个CPU上执行,那么内核就不会让出当前的CPU使用权,与此同时,内核会采用一些其他方法来提高CPU的使用率。

2、对内存的管理

当前CPU基本都已经实现了一种叫做MMU的机制,该机制提供了虚拟内存的内存访问机制。举个例子,如果所分配的内存表面上看即便是连续的,在物理内存上也有可能不是连续的,因为整个过程都是虚拟的,用户无法直接感知。这相当于在物理内存之上抽象出来一个中间的映射层,通过这个中间层来访问实际的内存空间。这与JAVA虚拟机的感觉是类似的,只不过MMU要比JAVA虚拟机这种简单一些,可以理解为一个MAP映射一样的东西,称之为内存映射表。

通过这里的虚拟内存机制,可以保障内核空间与用户空间隔离,在内核进行上下文切换时,将MMU的内存映射表转交给获得CPU使用权的新进程使用,同时也便于内存管理。

3、提供系统调用

系统提供应用程序不能直接实现的API,例如打开文件,读取文件内容,创建套接字等等,这些都需要在内核中实现。举个例子,如果创建套接字需要进行通信,则内核需要将接收到的数据拷贝到用户空间中,当前进程才可以使用,这个过程需要内核进行维护。于此同时,内核还需要维护设备驱动,这样用户就可以通过访问文件系统的方式来与设备进行IO通信。

以上就是关于Linux系统内核的介绍,希望能帮助用户更好地理解Linux系统的内核运作。