Linux 操作系統原理 — 系統結構

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linux 系統架構

linux 內核

內存管理

進程管理

文件系統

設備驅動程序

網絡接口

Shell

Linux 系統架構

Linux 系統一般有 4 個主要部分：內核、Shell、文件系統和應用程序。其中，內核、Shell 和文件系統一起形成了基本的操作系統結構，它們使得用戶可以運行應用程序、管理文件并使用系統。

Linux 內核

內核是操作系統的核心，具有很多最基本功能，它負責管理系統的進程、內存、設備驅動程序、文件和網絡系統，決定著系統的性能和穩定性。

Linux 內核由如下幾部分組成：內存管理、進程管理、設備驅動程序、文件系統和網絡管理等。如圖：

系統調用接口：SCI 層提供了某些機制執行從用戶空間到內核的函數調用。這個接口依賴于體系結構，甚至在相同的處理器家族內也是如此。SCI 實際上是一個非常有用的函數調用多路復用和多路分解服務。在 ./linux/kernel 中可以找到 SCI 的實現，并在 ./linux/arch 中找到依賴于體系結構的部分。

系統調用按功能大致可分為如下幾類：

設備管理。完成設備的請求或釋放，以及設備啟動等功能。

文件管理。完成文件的讀、寫、創建及刪除等功能。

進程控制。完成進程的創建、撤銷、阻塞及喚醒等功能。

進程通信。完成進程之間的消息傳遞或信號傳遞等功能。

內存管理。完成內存的分配、回收以及獲取作業占用內存區大小及地址等功能。

內存管理

《Linux 操作系統原理 — 物理內存》

《Linux 操作系統原理 — 虛擬內存》

進程管理

《Linux 操作系統原理 — 進程與線程管理》

文件系統

《Linux 操作系統原理 — 文件系統 — 文件系統的演進》

《Linux 操作系統原理 — 文件系統 —文件》

《Linux 操作系統原理 — 文件系統 — 存儲布局》

《Linux 操作系統原理 — 文件系統 — 實現原理》

《Linux 操作系統原理 — 文件系統 — 管理與優化》

設備驅動程序

設備驅動程序是 Linux 內核的主要部分。和操作系統的其它部分類似，設備驅動程序運行在高特權級的處理器環境中，從而可以直接對硬件進行操作，但正因為如此，任何一個設備驅動程序的錯誤都可能導致操作系統的崩潰。設備驅動程序實際控制操作系統和硬件設備之間的交互。

設備驅動程序提供一組操作系統可理解的抽象接口完成和操作系統之間的交互，而與硬件相關的具體操作細節由設備驅動程序完成。一般而言，設備驅動程序和設備的控制芯片有關，例如，如果計算機硬盤是 SCSI 硬盤，則需要使用 SCSI 驅動程序，而不是 IDE 驅動程序。

網絡接口

提供了對各種網絡標準的存取和各種網絡硬件的支持。網絡接口可分為網絡協議和網絡驅動程序。網絡協議部分負責實現每一種可能的網絡傳輸協議。眾所周知，TCP/IP 協議是 Internet 的標準協議，同時也是事實上的工業標準。

Linux 的網絡實現支持 BSD Socket，支持全部的 TCP/IP 協議。Linux 內核的網絡部分由 BSD 套接字、網絡協議層和網絡設備驅動程序組成。網絡設備驅動程序負責與硬件設備通訊，每一種可能的硬件設備都有相應的設備驅動程序。

Shell

Shell 是操作系統的用戶界面之一，提供了用戶與內核進行交互操作的一種接口。它接收用戶輸入的命令并把它送入內核去執行，是一個命令解釋器。另外，Shell 編程語言具有普通編程語言的很多特點，用這種編程語言編寫的 Shell 程序與其他應用程序具有同樣的效果。

目前主要有下列版本的 Shell：

Bourne Shell：是貝爾實驗室開發的。

Bash：是 GNU 的 Bourne Again Shell，是 GNU 操作系統上默認的 Shell，大部分 Linux 的發行套件使用的都是這種 Shell。

Korn Shell：是對 Bourne Shell 的發展，在大部分內容上與 Bourne Shell 兼容。

C Shell：是 SUN 公司 Shell 的 BSD 版本。

Linux 網絡

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