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1、前言

本文主要講解什么是Linux內(nèi)核，以及通過多張圖片展示Linux內(nèi)核的作用與功能，以便于讀者能快速理解什么是Linux內(nèi)核，能看懂Linux內(nèi)核。

擁有超過1300萬行的代碼，Linux內(nèi)核是世界上最大的開源項(xiàng)目之一，但是內(nèi)核是什么，它用于什么?

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2、什么是內(nèi)核

內(nèi)核是與計(jì)算機(jī)硬件接口的易替換軟件的最低級別。它負(fù)責(zé)將所有以“用戶模式”運(yùn)行的應(yīng)用程序連接到物理硬件，并允許稱為服務(wù)器的進(jìn)程使用進(jìn)程間通信(IPC)彼此獲取信息。

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3、內(nèi)核還要分種類？

是的，沒錯(cuò)。

3.1 微內(nèi)核

微內(nèi)核只管理它必須管理的東西:CPU、內(nèi)存和IPC。計(jì)算機(jī)中幾乎所有的東西都可以被看作是一個(gè)附件，并且可以在用戶模式下處理。微內(nèi)核具有可移植性的優(yōu)勢，因?yàn)橹灰僮飨到y(tǒng)仍然試圖以相同的方式訪問硬件，就不必?fù)?dān)心您是否更改了視頻卡，甚至是操作系統(tǒng)。

微內(nèi)核對內(nèi)存和安裝空間的占用也非常小，而且它們往往更安全，因?yàn)橹挥刑囟ǖ倪M(jìn)程在用戶模式下運(yùn)行，而用戶模式不具有管理員模式的高權(quán)限。

3.1.1 Pros

• 可移植性

• 安裝占用空間小

• 小內(nèi)存占用

• 安全

3.1.2 Cons

• 通過驅(qū)動程序，硬件更加抽象

• 硬件可能反應(yīng)較慢，因?yàn)轵?qū)動程序處于用戶模式

• 進(jìn)程必須在隊(duì)列中等待才能獲得信息

• 進(jìn)程不能在不等待的情況下訪問其他進(jìn)程

3.2 單內(nèi)核

單內(nèi)核與微內(nèi)核相反，因?yàn)樗鼈儾粌H包含CPU、內(nèi)存和IPC，而且還包含設(shè)備驅(qū)動程序、文件系統(tǒng)管理和系統(tǒng)服務(wù)器調(diào)用等內(nèi)容。單內(nèi)核更擅長于訪問硬件和多任務(wù)處理，因?yàn)槿绻粋€(gè)程序需要從內(nèi)存或運(yùn)行中的其他進(jìn)程中獲取信息，那么它就有一條更直接的線路來訪問信息，而不需要在隊(duì)列中等待來完成任務(wù)。但是，這可能會導(dǎo)致問題，因?yàn)樵诠芾砟Ｊ较逻\(yùn)行的東西越多，如果行為不正常，就會有越多的東西導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

3.2.1 Pros

• 更直接地訪問程序的硬件

• 流程之間更容易通信

• 如果支持您的設(shè)備，它應(yīng)該不需要額外安裝就可以工作

• 進(jìn)程反應(yīng)更快，因?yàn)闆]有等待處理器時(shí)間的隊(duì)列

3.2.2 Cons

• 較大安裝體積

• 較大內(nèi)存占用

• 不太安全，因?yàn)樗胁僮鞫荚诠芾砟Ｊ较逻\(yùn)行

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4、混合的內(nèi)核

混合內(nèi)核能夠選擇在用戶模式下運(yùn)行什么，以及在管理模式下運(yùn)行什么。通常情況下，設(shè)備驅(qū)動程序和文件系統(tǒng)I/O將在用戶模式下運(yùn)行，而IPC和服務(wù)器調(diào)用將保持在管理器模式下。這是兩全其美，但通常需要硬件制造商做更多的工作，因?yàn)樗序?qū)動程序的責(zé)任都由他們來承擔(dān)。它還可能存在一些與微內(nèi)核固有的延遲問題。

4.1 Pros

• 開發(fā)人員可以選擇什么在用戶模式下運(yùn)行，什么在管理模式下運(yùn)行

• 比單片內(nèi)核更小的安裝占用空間

• 比其他型號更靈活

4.2 Cons

• 會遭受與微內(nèi)核相同的進(jìn)程延遲

• 設(shè)備驅(qū)動程序需要由用戶管理(通常)

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5、Linux內(nèi)核文件在哪里

Ubuntu中的內(nèi)核文件存儲在/boot文件夾中，稱為vmlinux -version。vmlinuz這個(gè)名字來自于unix世界，早在60年代，他們就把內(nèi)核簡單地稱為“unix”，所以當(dāng)內(nèi)核在90年代首次開發(fā)時(shí)，Linux就開始把內(nèi)核稱為“Linux”。

?當(dāng)開發(fā)虛擬內(nèi)存以便更容易地進(jìn)行多任務(wù)處理時(shí)，將“vm”放在文件的前面，以顯示內(nèi)核支持虛擬內(nèi)存。有一段時(shí)間，Linux內(nèi)核被稱為vmlinux，但是內(nèi)核變得太大，無法裝入可用的引導(dǎo)內(nèi)存，因此壓縮了內(nèi)核映像，并將末尾的x更改為z，以顯示它是用zlib壓縮的。并不總是使用相同的壓縮，通常用LZMA或BZIP2替換，一些內(nèi)核簡單地稱為zImage。

在/boot文件夾中還有其他非常重要的文件，稱為initrd.img-version、system.map-version, config-version。initrd文件用作一個(gè)小RAM磁盤，用于提取和執(zhí)行實(shí)際的內(nèi)核文件。這個(gè)系統(tǒng)。map文件用于內(nèi)核完全加載之前的內(nèi)存管理，配置文件告訴內(nèi)核在編譯內(nèi)核映像時(shí)要加載哪些選項(xiàng)和模塊。

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6、Linux內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)

因?yàn)長inux內(nèi)核是單片的，所以它比其他類型的內(nèi)核占用空間最大，復(fù)雜度也最高。這是一個(gè)設(shè)計(jì)特性，在Linux早期引起了相當(dāng)多的爭論，并且仍然帶有一些與單內(nèi)核固有的相同的設(shè)計(jì)缺陷。

?為了解決這些缺陷，Linux內(nèi)核開發(fā)人員所做的一件事就是使內(nèi)核模塊可以在運(yùn)行時(shí)加載和卸載，這意味著您可以動態(tài)地添加或刪除內(nèi)核的特性。這不僅可以向內(nèi)核添加硬件功能，還可以包括運(yùn)行服務(wù)器進(jìn)程的模塊，比如低級別虛擬化，但也可以替換整個(gè)內(nèi)核，而不需要在某些情況下重啟計(jì)算機(jī)。

想象一下，如果您可以升級到Windows服務(wù)包，而不需要重新啟動……

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7、內(nèi)核模塊

如果Windows已經(jīng)安裝了所有可用的驅(qū)動程序，而您只需要打開所需的驅(qū)動程序怎么辦?這本質(zhì)上就是內(nèi)核模塊為Linux所做的。內(nèi)核模塊，也稱為可加載內(nèi)核模塊(LKM)，對于保持內(nèi)核在不消耗所有可用內(nèi)存的情況下與所有硬件一起工作是必不可少的。

模塊通常向基本內(nèi)核添加設(shè)備、文件系統(tǒng)和系統(tǒng)調(diào)用等功能。lkm的文件擴(kuò)展名是.ko，通常存儲在/lib/modules目錄中。由于模塊的特性，您可以通過在啟動時(shí)使用menuconfig命令將模塊設(shè)置為load或not load，或者通過編輯/boot/config文件，或者使用modprobe命令動態(tài)地加載和卸載模塊，輕松定制內(nèi)核。

第三方和封閉源碼模塊在一些發(fā)行版中是可用的，比如Ubuntu，默認(rèn)情況下可能無法安裝，因?yàn)檫@些模塊的源代碼是不可用的。該軟件的開發(fā)人員(即nVidia、ATI等)不提供源代碼，而是構(gòu)建自己的模塊并編譯所需的.ko文件以便分發(fā)。雖然這些模塊像beer一樣是免費(fèi)的，但它們不像speech那樣是免費(fèi)的，因此不包括在一些發(fā)行版中，因?yàn)榫S護(hù)人員認(rèn)為它通過提供非免費(fèi)軟件“污染”了內(nèi)核。

內(nèi)核并不神奇，但對于任何正常運(yùn)行的計(jì)算機(jī)來說，它都是必不可少的。Linux內(nèi)核不同于OS X和Windows，因?yàn)樗瑑?nèi)核級別的驅(qū)動程序，并使許多東西“開箱即用”。希望您能對軟件和硬件如何協(xié)同工作以及啟動計(jì)算機(jī)所需的文件有更多的了解。

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8、Linux 內(nèi)核學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

開篇

學(xué)習(xí)內(nèi)核，每個(gè)人都有自己的學(xué)習(xí)方法，仁者見仁智者見智。以下是我在學(xué)習(xí)過程中總結(jié)出來的東西，對自身來說，我認(rèn)為比較有效率，拿出來跟大家交流一下。

內(nèi)核學(xué)習(xí)，一偏之見；疏漏難免，懇請指正。

為什么寫這篇博客

剛開始學(xué)內(nèi)核的時(shí)候，不要執(zhí)著于一個(gè)方面，不要專注于一個(gè)子系統(tǒng)就一頭扎到實(shí)際的代碼行中去，因?yàn)檫@樣的話，牽涉的面會很廣，會碰到很多困難，容易產(chǎn)生挫敗感，一個(gè)函數(shù)體中（假設(shè)剛開始的時(shí)候正在學(xué)習(xí)某個(gè)方面的某個(gè)具體的功能函數(shù)）很可能摻雜著其他各個(gè)子系統(tǒng)方面設(shè)計(jì)理念（多是大量相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者全局變量，用于支撐該子系統(tǒng)的管理工作）下相應(yīng)的代碼實(shí)現(xiàn)，這個(gè)時(shí)候看到這些東西，紛繁蕪雜，是沒有頭緒而且很不理解的，會產(chǎn)生很多很多的疑問，

（這個(gè)時(shí)候如果對這些疑問糾纏不清，刨根問底，那么事實(shí)上就是在學(xué)習(xí)當(dāng)前子系統(tǒng)的過程中頻繁的去涉足其他子系統(tǒng)，這時(shí)候注意力就分散了），而事實(shí)上等了解了各個(gè)子系統(tǒng)后再回頭看這些東西的話，就簡單多了，而且思路也會比較清晰。所以，要避免 “只見樹木，不見森林”，不要急于深入到底層代碼中去，不要過早研究底層代碼。

我的學(xué)習(xí)方法

剛開始，我認(rèn)為主要的問題在于你知道不知道，而不是理解不理解，某個(gè)子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)采用了某種策略、方法，而你在學(xué)習(xí)中需要做的就是知道有這么一回事兒，然后才是理解所描述的策略或者方法。

根據(jù)自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，剛開始學(xué)習(xí)內(nèi)核的時(shí)候，我認(rèn)為要做的是在自己的腦海中建立起內(nèi)核的大體框架，理解各個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念和構(gòu)建思想，這些理念和思想會從宏觀上呈獻(xiàn)給你清晰的脈絡(luò)，就像一個(gè)去除了枝枝葉葉的大樹的主干，一目了然；

當(dāng)然，肯定還會涉及到具體的實(shí)現(xiàn)方法、函數(shù)，但是此時(shí)接觸到的函數(shù)或者方法位于內(nèi)核實(shí)現(xiàn)的較高的層次，是主（要）函數(shù)，已經(jīng)了解到這些函數(shù)，針對的是哪些設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)了什么樣的功能，達(dá)成了什么樣的目的，混個(gè)臉熟的說法在這兒也是成立的。

至于該主函數(shù)所調(diào)用的其它的輔助性函數(shù)就等同于枝枝葉葉了，不必太早就去深究。此時(shí)，也就初步建立起了內(nèi)核子系統(tǒng)框架和代碼實(shí)現(xiàn)之間的關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)其實(shí)很簡單，比如一看到某個(gè)函數(shù)名字，就想起這個(gè)函數(shù)是針對哪個(gè)子系統(tǒng)的，實(shí)現(xiàn)了什么功能。

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好了今天的分享就到這里，涉及到內(nèi)核的東西一般都比較枯燥無味，一旦你吃透了，就會豁然開朗，加油吧！文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-591142.html

到了這里，關(guān)于Linux 內(nèi)核概念和學(xué)習(xí)詳解的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！