深度介紹Linux內核是如何工作的

　　【IT168 技術文檔】本文發表於Linux Format magazine雜志，作者從技術深度上解釋了Linux Kernel是如何工作的。相信對Linux開發者來說有不小的幫助。

　　牛津字典中對"kernel"一詞的定義是："較軟的、通常是一個堅果可食用的部分。"當然還有第二種定義："某個東西核心或者最重要的部分。"對Linux來說，它的Kernel無疑屬於第二種解釋。讓我們來看看這個重要的東西是如何工作的，先從一點理論說起。

　　廣義地來說kernel就是一個軟件，它在硬件和運行在計算機上的應用程序之間提供了一個層。嚴格點從計算機科學的角度來說，Linux中的Kernel指的是Linus Torvalds在90年代初期寫的那點代碼。

　　所有的你在Linux各版本中看到的其他東西--Bash shell、KDE窗口管理器、web浏覽器、X服務器、Tux Racer以及所有的其他，都不過是運行在Linux上的應用而已，而不是操作系統自身的一部分。為了給大家一個更加直觀的感覺，我來舉個例子，比如 RHEL5的安裝大概要占據2.5GB的硬盤空間(具體多大當然視你的選擇安裝來定)，在這其中，kernel以及它的各個模塊組件，只有47MB，所占比例約為2%。

　　在kernel內部

　　那麼kernel到底是如何工作的呢?如下面的圖表。Kernel通過許多的進入端口也就是我們從技術角度所說的系統調用，來使得運行在它上面的應用程序可用。Kernel使用的系統調用比如"讀"和"寫"來提供你硬件的抽象(abstraction)。

　　

　　從程序員的視角來看，這些看起來只是普通的功能調用，然而實際上系統調用在處理器的操作模式上，從用戶空間到Kernel空間有一個明顯的切換。同時，系統調用提供了一個"Linux虛擬機"，可以被認為是對硬件的抽象。

　　Kernel提供的更明顯的抽象之一是文件系統。舉例來說，這裡有一段短的程序是用C寫的，它打開了一個文件並將內容拷貝到標准的輸出：

1 　#include
2
3 　　int main()
4
5 　　{
6
7 　　int fd, count; char buf[1000];
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9 　　fd=open("mydata", O_RDONLY);
10
11 　　count = read(fd, buf, 1000);
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13 　　write(1, buf, count);
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15 　　close(fd);
16
17 　　}

　　在這裡，你可以看到四個系統調用的例子：打開、讀、寫和關閉。不談這段程序語法的細節，重點是：通過這些系統調用Linux Kernel提供了一個文件的"錯覺"，而實際上它不過是一堆數據有了個名字，這樣一來你就不必去與硬件底層的堆棧、分區、頭和指針、分區等交涉了，而是直接以例子中的方式與硬件"交流"，這也就是我們所說的抽象(abstraction)，將底層的東西以更易懂的方式表達出來。

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• 第1頁：在kernel內部
• 第2頁：台前幕後

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