操作系統(tǒng)的內(nèi)核

操作系統(tǒng)的內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心部分。 它負責(zé)系統(tǒng)的內(nèi)存管理，硬件設(shè)備的管理，文件系統(tǒng)的管理以及應(yīng)用程序的管理。

Linux內(nèi)核

我們常說的Linux，其實是指基于Linux內(nèi)核開發(fā)的操作系統(tǒng)。 常見的Linux系統(tǒng)發(fā)行版有:Debian,RedHat,Ubuntu,Suse,Centeos等等。

操作系統(tǒng)的用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)

unix與linux的體系架構(gòu)：分為用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)。 用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)與內(nèi)核態(tài)是操作系統(tǒng)對執(zhí)行權(quán)限進行分級后的不同的運行模式。

在cpu的所有指令中，有些指令是非常危險的，如果使用不當(dāng)，將會造成系統(tǒng)崩潰等后果。 為了避免這種情況發(fā)生，cpu將指令劃分為特權(quán)級(內(nèi)核態(tài))指令和非特權(quán)級(用戶態(tài))指令。

對于那些危險的指令只允許內(nèi)核及其相關(guān)模塊調(diào)用，對于那些不會造成危險的指令，就允許用戶應(yīng)用程序調(diào)用。

內(nèi)核態(tài)(核心態(tài),特權(quán)態(tài)):?內(nèi)核態(tài)是操作系統(tǒng)內(nèi)核運行的模式。?內(nèi)核態(tài)控制計算機的硬件資源，如硬件設(shè)備，文件系統(tǒng)等等，并為上層應(yīng)用程序提供執(zhí)行環(huán)境。

用戶態(tài):?用戶態(tài)是用戶應(yīng)用程序運行的狀態(tài)。?應(yīng)用程序必須依托于內(nèi)核態(tài)運行,因此用戶態(tài)的態(tài)的操作權(quán)限比內(nèi)核態(tài)是要低的， 如磁盤，文件等，訪問操作都是受限的。

系統(tǒng)調(diào)用: 系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序提供能夠訪問到內(nèi)核態(tài)的資源的接口。

系統(tǒng)調(diào)用: 系統(tǒng)調(diào)用是用戶態(tài)主動要求切換到內(nèi)核態(tài)的一種方式， 用戶應(yīng)用程序通過操作系統(tǒng)調(diào)用內(nèi)核為上層應(yīng)用程序開放的接口來執(zhí)行程序。

異常: 當(dāng)cpu在執(zhí)行用戶態(tài)的應(yīng)用程序時，發(fā)生了某些不可知的異常。 于是當(dāng)前用戶態(tài)的應(yīng)用進程切換到處理此異常的內(nèi)核的程序中去。

硬件設(shè)備的中斷: 當(dāng)硬件設(shè)備完成用戶請求后，會向cpu發(fā)出相應(yīng)的中斷信號， 這時cpu會暫停執(zhí)行下一條即將要執(zhí)行的指令，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行與中斷信號對應(yīng)的應(yīng)用程序， 如果先前執(zhí)行的指令是用戶態(tài)下程序的指令，那么這個轉(zhuǎn)換過程也是用戶態(tài)到內(nèi)核臺的轉(zhuǎn)換。

物理內(nèi)存是計算機的實際內(nèi)存大小，它直接與CPU交換數(shù)據(jù)，也被稱為主存。

虛擬內(nèi)存是操作系統(tǒng)為了更高效率使用物理內(nèi)存的一種概念，它是對物理內(nèi)存的抽象。?windows上的虛擬內(nèi)存和Linux上的swap交換空間都是虛擬內(nèi)存的一種實現(xiàn)技術(shù)。

簡單理解: 當(dāng)某個應(yīng)用程序所需的內(nèi)存空間不夠了， 那么系統(tǒng)會判斷當(dāng)前物理內(nèi)存是否還有足夠的空閑可以分配給應(yīng)用程序。 如果有，則應(yīng)用程序直接進入內(nèi)存運行；如果沒有，系統(tǒng)就根據(jù)某種算法(如:LRU)掛起一個進程， 將掛起的進程交換到虛擬內(nèi)存Swap中等待，并將應(yīng)用程序調(diào)入內(nèi)存執(zhí)行。 虛擬內(nèi)存是被虛擬出來的，可以使用硬盤(不僅僅是硬盤)來作為虛擬內(nèi)存。

這就是為什么當(dāng)我們運行一個所需內(nèi)存比我們計算機內(nèi)存還大的程序時，仍然可以正常運行，并感受不到內(nèi)存的限制的原因。

Linux 虛擬化

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