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Linux概念架構(gòu)解讀2016
Linux系統(tǒng)一般有4個(gè)主要部分：內(nèi)核、shell、文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序。內(nèi)核、shell和文件系統(tǒng)一起形成了基本的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它們使得用戶可以運(yùn)行程序、管理文件并使用系統(tǒng)。下面一起來(lái)看看專家對(duì)Linux系統(tǒng)架構(gòu)的最新解讀吧!
Linuxkernel成功的兩個(gè)原因：(1)靈活的架構(gòu)設(shè)計(jì)使得大量的志愿開(kāi)發(fā)者能夠很容易加入到開(kāi)發(fā)過(guò)程中;(2)每個(gè)子系統(tǒng)(尤其是那些需要改進(jìn)的)都具備良好的可擴(kuò)展性。正是這兩個(gè)原因使得Linux kernel可以不斷進(jìn)化和改進(jìn)。
一、Linux內(nèi)核在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置
Fig 1 - 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)
分層結(jié)構(gòu)的原則：the dependencies between subsystems are from the top down: layers pictured near the top depend on lower layers, but subsystems nearer the bottom do not depend on higher layers.
這種子系統(tǒng)之間的依賴性只能是從上到下，也就是在上圖中位于頂層的子系統(tǒng)依賴位于底層的子系統(tǒng)，反之則不行。
二、內(nèi)核的作用
虛擬化(抽象)，將計(jì)算機(jī)硬件抽象為一臺(tái)虛擬機(jī)，供用戶進(jìn)程(process)使用;進(jìn)程運(yùn)行時(shí)完全不需要知道硬件是如何工作的，只要調(diào)用Linux kernel提供的虛擬接口(virtual interface)即可。
多任務(wù)處理，實(shí)際上是多個(gè)任務(wù)在并行使用計(jì)算機(jī)硬件資源，內(nèi)核的任務(wù)是仲裁對(duì)資源的使用，制造每個(gè)進(jìn)程都以為自己是獨(dú)占系統(tǒng)的錯(cuò)覺(jué)。
PS：進(jìn)程上下文切換就是要換掉程序狀態(tài)字、換掉頁(yè)表基地址寄存器的內(nèi)容、換掉current指向的task_struct實(shí)例、換掉PC——>也就換掉了進(jìn)程打開(kāi)的文件(通過(guò)task_struct的files可以找到)、換掉了進(jìn)程內(nèi)存的執(zhí)行空間(通過(guò)task_struct的mem可以找到);
三、Linux內(nèi)核的整體架構(gòu)
Linux內(nèi)核的整體架構(gòu)
中心系統(tǒng)是Process Scheduler(SCHED)：所有其余的子系統(tǒng)都依賴于Process Scheduler，因?yàn)槠溆嘧酉到y(tǒng)都需要阻塞和恢復(fù)進(jìn)程。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程需要等待一個(gè)硬件動(dòng)作完成時(shí)，相應(yīng)子系統(tǒng)會(huì)阻塞這個(gè)進(jìn)程;當(dāng)這個(gè)硬件動(dòng)作完成時(shí)，子系統(tǒng)會(huì)將這個(gè)進(jìn)程恢復(fù)：這個(gè)阻塞和恢復(fù)動(dòng)作都要依賴于Processor Scheduler完成。
Process Scheduler依賴Memory manager：進(jìn)程恢復(fù)執(zhí)行時(shí)，需要依靠Memory Manager分配供它運(yùn)行的內(nèi)存。
IPC子系統(tǒng)依賴于Memory manager：共享內(nèi)存機(jī)制是進(jìn)程間通信的一種方法，運(yùn)行兩個(gè)進(jìn)程利用同一塊共享的內(nèi)存空間進(jìn)行信息傳遞。
VFS依賴于Network Interface：支持NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng);
VFS依賴于Memory Manager：支持ramdisk 設(shè)備
memory manager依賴于VFS，因?yàn)橐С謘wapping，可以將暫時(shí)不運(yùn)行的進(jìn)程換出到磁盤上的swap分區(qū)，進(jìn)入掛起狀態(tài)。
四、高度模塊化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，利于分工合作。
只有極少數(shù)的程序員需要橫跨多個(gè)模塊開(kāi)展工作，這種情況確實(shí)會(huì)發(fā)生，僅發(fā)生在當(dāng)前系統(tǒng)需要依賴另一個(gè)子系統(tǒng)時(shí);
硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)(hardware device drivers)、文件系統(tǒng)模塊(logical filesystem
modules)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)(network device drivers)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊(network protocol modules)這四個(gè)模塊的可擴(kuò)展性最高。
五、系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
Task List
Process Scheduler 針對(duì)每個(gè)進(jìn)程維護(hù)一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)task_struct;所有的進(jìn)程用鏈表管理，形成task list;process
scheduler還維護(hù)一個(gè)current指針指向當(dāng)前正在占用CPU的進(jìn)程。
Memory Map
Memory
Manager存儲(chǔ)每個(gè)進(jìn)程的虛擬地址到物理地址的映射;并且也提供了如何換出特定的頁(yè)，或者是如何進(jìn)行缺頁(yè)處理。這些信息存放在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)mm_struct中。每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)mm_struct結(jié)構(gòu)，在進(jìn)程的task_struct結(jié)構(gòu)中有一個(gè)指針mm指向次進(jìn)程的mm_struct結(jié)構(gòu)。
在mm_struct中有一個(gè)指針pgd，指向該進(jìn)程的頁(yè)目錄表(即存放頁(yè)目錄首地址)——>當(dāng)該進(jìn)程被調(diào)度時(shí)，此指針被換成物理地址，寫入控制寄存器CR3(x86體系結(jié)構(gòu)下的頁(yè)基址寄存器)
I-nodes
VFS通過(guò)inodes節(jié)點(diǎn)表示磁盤上的文件鏡像，inodes用于記錄文件的物理屬性。每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)files_struct結(jié)構(gòu)，用于表示該進(jìn)程打開(kāi)的文件，在task_struct中有個(gè)files指針。使用inodes節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)文件共享。文件共享有兩種方式：(1)通過(guò)同一個(gè)系統(tǒng)打開(kāi)文件file指向同一個(gè)inodes節(jié)點(diǎn)，這種情況發(fā)生于父子進(jìn)程間;(2)通過(guò)不同系統(tǒng)打開(kāi)文件指向同一個(gè)inode節(jié)點(diǎn)，舉例有硬鏈接;或者是兩個(gè)不相關(guān)的指針打開(kāi)同一個(gè)文件。
Data Connection
內(nèi)核中所有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的根都在Process Scheduler維護(hù)的task list鏈表中。系統(tǒng)中每個(gè)進(jìn)程的的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)task_struct中有一個(gè)指針mm指向它的內(nèi)存映射信息;也有一個(gè)指針files指向它打開(kāi)的文件(用戶打開(kāi)文件表);還有一個(gè)指針指向該進(jìn)程打開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)套接字。
六、子系統(tǒng)架構(gòu)
1. Process Scheduler 架構(gòu)
(1)目標(biāo)
process scheduler是Linux
kernel中最重要的子系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)它來(lái)控制對(duì)CPU的訪問(wèn)——不僅僅是用戶進(jìn)程對(duì)CPU的訪問(wèn)，也包括其余子系統(tǒng)對(duì)CPU的訪問(wèn)。
(2)模塊
進(jìn)程調(diào)度器
調(diào)度策略模塊(scheduling policy
module)：決定哪個(gè)進(jìn)程獲得對(duì)CPU的訪問(wèn)權(quán);調(diào)度策略應(yīng)該讓所有進(jìn)程盡可能公平得共享CPU。
體系結(jié)構(gòu)相關(guān)模塊(architecture-specific
module)設(shè)計(jì)一組統(tǒng)一的抽象接口來(lái)屏蔽特定體系接口芯片的硬件細(xì)節(jié)。這個(gè)模塊與CPU交互以阻塞和恢復(fù)進(jìn)程。這些操作包括獲取每個(gè)進(jìn)程需要保存的寄存器和狀態(tài)信息、執(zhí)行匯編代碼來(lái)完成阻塞或者恢復(fù)操作。
體系結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)模塊(architecture-independent module)
與調(diào)度策略模塊交互將決定下一個(gè)執(zhí)行的進(jìn)程，然后調(diào)用體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼去恢復(fù)那個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行。不僅如此，這個(gè)模塊還會(huì)調(diào)用memory
manager的接口來(lái)確保被阻塞的進(jìn)程的內(nèi)存映射信息被正確得保存起來(lái)。
系統(tǒng)調(diào)用接口模塊(system call interface) 允許用戶進(jìn)程訪問(wèn)Linux
Kernel明確暴露給用戶進(jìn)程的資源。通過(guò)一組定義合適的基本上不變的接口(POSIX標(biāo)準(zhǔn))，將用戶應(yīng)用程序和Linux內(nèi)核解耦，使得用戶進(jìn)程不會(huì)受到內(nèi)核變化的影響。
(3). 數(shù)據(jù)表示
調(diào)度器維護(hù)一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——task list，其中的元素時(shí)每個(gè)活動(dòng)的進(jìn)程task_struct實(shí)例;這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅僅包含用來(lái)阻塞和恢復(fù)進(jìn)程的信息，也包含額外的計(jì)數(shù)和狀態(tài)信息。這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在整個(gè)kernel層都可以公共訪問(wèn)。
(4). 依賴關(guān)系、數(shù)據(jù)流、控制流
正如前面提到過(guò)的，調(diào)度器需要調(diào)用memory manager提供的功能，去為需要恢復(fù)執(zhí)行的進(jìn)程選擇合適的物理地址，正因?yàn)槿绱�，所以Process Scheuler子系統(tǒng)依賴于內(nèi)存管理子系統(tǒng)。當(dāng)其他內(nèi)核子系統(tǒng)需要等待硬件請(qǐng)求完成時(shí)，它們都依賴于進(jìn)程調(diào)度子系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)程的阻塞和恢復(fù)。這種依賴性通過(guò)函數(shù)調(diào)用和訪問(wèn)共享的task list數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)體現(xiàn)。所有的內(nèi)核子系統(tǒng)都要讀或者寫代表當(dāng)前正在運(yùn)行進(jìn)程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此形成了貫穿整個(gè)系統(tǒng)的雙向數(shù)據(jù)流。
除了內(nèi)核層的數(shù)據(jù)流和控制流，OS服務(wù)層還給用戶進(jìn)程提供注冊(cè)定時(shí)器的接口。這形成了由調(diào)度器對(duì)用戶進(jìn)程的控制流。通常喚醒睡眠進(jìn)程的用例不在正常的控制流范圍，因?yàn)橛脩暨M(jìn)程無(wú)法預(yù)知何時(shí)被喚醒。最后，調(diào)度器與CPU交互來(lái)阻塞和恢復(fù)進(jìn)程，這又形成它們之間的數(shù)據(jù)流和控制流——CPU負(fù)責(zé)打斷當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程，并允許內(nèi)核調(diào)度其他的進(jìn)程運(yùn)行。
2. Memory Manager 架構(gòu)
(1)目標(biāo)
內(nèi)存管理模塊負(fù)責(zé)控制進(jìn)程如何訪問(wèn)物理內(nèi)存資源。通過(guò)硬件內(nèi)存管理系統(tǒng)(MMU)管理進(jìn)程虛擬內(nèi)存和機(jī)器物理內(nèi)存之間的映射。每一個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的虛擬內(nèi)存空間，所以兩個(gè)進(jìn)程可能有相同的虛擬地址，但是它們實(shí)際上在不同的物理內(nèi)存區(qū)域運(yùn)行。MMU提供內(nèi)存保護(hù)，讓兩個(gè)進(jìn)程的物理內(nèi)存空間不互相干擾。內(nèi)存管理模塊還支持swap——將暫時(shí)不用的內(nèi)存頁(yè)換出到磁盤上的swap分區(qū)，這種技術(shù)讓進(jìn)程的虛擬地址空間大于物理內(nèi)存的大小。虛擬地址空間的大小由機(jī)器字長(zhǎng)決定。
(2)模塊
內(nèi)存管理子系統(tǒng)
架構(gòu)相關(guān)模塊(architecture specific module)提供訪問(wèn)物理內(nèi)存的虛擬接口;
架構(gòu)無(wú)關(guān)模塊(architecture independent module)負(fù)責(zé)每個(gè)進(jìn)程的地址映射以及虛擬內(nèi)存交換。當(dāng)發(fā)生缺頁(yè)錯(cuò)誤時(shí)，由該模塊負(fù)責(zé)決定哪個(gè)內(nèi)存頁(yè)應(yīng)該被換出內(nèi)存——因?yàn)檫@個(gè)內(nèi)存頁(yè)換出選擇算法幾乎不需要改動(dòng)，所以這里沒(méi)有建立一個(gè)獨(dú)立的策略模塊。
系統(tǒng)調(diào)用接口(system call interface) 為用戶進(jìn)程提供嚴(yán)格的訪問(wèn)接口(malloc和free;mmap和ummap)。這個(gè)模塊允許用進(jìn)程分配和釋放內(nèi)存、執(zhí)行內(nèi)存映射文件操作。
(3)數(shù)據(jù)表示
內(nèi)存管理存放每個(gè)進(jìn)程的虛擬內(nèi)存到物理內(nèi)存的映射信息。這種映射信息存放在mm_struct結(jié)構(gòu)實(shí)例中，這個(gè)實(shí)例的指針又存放在每個(gè)進(jìn)程的task_struct中。除了存放映射信息，數(shù)據(jù)塊中還應(yīng)該存放關(guān)于內(nèi)存管理器如何獲取和存儲(chǔ)頁(yè)的信息。例如：可執(zhí)行代碼能夠?qū)⒖蓤?zhí)行鏡像作為備份存儲(chǔ);但是動(dòng)態(tài)申請(qǐng)的數(shù)據(jù)則必須備份到系統(tǒng)頁(yè)中。(這個(gè)沒(méi)看懂，請(qǐng)高手解惑?)
最后，內(nèi)存管理模塊還應(yīng)該存放訪問(wèn)和技術(shù)信息，以保證系統(tǒng)的安全。
(4)依賴關(guān)系、數(shù)據(jù)流和控制流
內(nèi)存管理器控制物理內(nèi)存，當(dāng)page fault發(fā)生時(shí)，接受硬件的通知(缺頁(yè)中斷)—— 這意味著在內(nèi)存管理模塊和內(nèi)存管理硬件之間存在雙向的數(shù)據(jù)流和控制流。內(nèi)存管理也依賴文件系統(tǒng)來(lái)支持swapping和內(nèi)存映射I/O——這種需求意味著內(nèi)存管理器需要調(diào)用對(duì)文件系統(tǒng)提供的函數(shù)接口(procedure calls)，往磁盤中存放內(nèi)存頁(yè)和從磁盤中取內(nèi)存頁(yè)。因?yàn)槲募到y(tǒng)請(qǐng)求非常慢，所以在等待內(nèi)存頁(yè)被換入之前，內(nèi)存管理器要讓進(jìn)程需要進(jìn)入休眠——這種需求讓內(nèi)存管理器調(diào)用process scheduler的接口。由于每個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存映射存放在進(jìn)程調(diào)度器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，所以在內(nèi)存管理器和進(jìn)程調(diào)度器之間也有雙向的數(shù)據(jù)流和控制流。用戶進(jìn)程可以建立新的進(jìn)程地址空間，并且能夠感知缺頁(yè)錯(cuò)誤——這里需要來(lái)自內(nèi)存管理器的控制流。一般來(lái)說(shuō)沒(méi)有用戶進(jìn)程到內(nèi)存管理器的數(shù)據(jù)流，但是用戶進(jìn)程卻可以通過(guò)select系統(tǒng)調(diào)用，從內(nèi)存管理器獲取一些信息。
3. Virtual File System 架構(gòu)
(1)目標(biāo)
虛擬文件系統(tǒng)為存儲(chǔ)在硬件設(shè)備上數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的訪問(wèn)接口�？梢约嫒莶煌奈募到y(tǒng)(ext2,ext4,ntf等等)。計(jì)算機(jī)中幾乎所有的硬件設(shè)備都被表示為一個(gè)通用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口。邏輯文件系統(tǒng)促進(jìn)與其他操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的兼容性，并且允許開(kāi)發(fā)者以不同的策略實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)。虛擬文件系統(tǒng)更進(jìn)一步，允許系統(tǒng)管理員在任何設(shè)備上掛載任何邏輯文件系統(tǒng)。虛擬文件系統(tǒng)封裝物理設(shè)備和邏輯文件系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，并且允許用戶進(jìn)程使用統(tǒng)一的接口訪問(wèn)文件。
除了傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)目標(biāo)，VFS也負(fù)責(zé)裝載新的可執(zhí)行文件。這個(gè)任務(wù)由邏輯文件系統(tǒng)模塊完成，使得Linux可以支持多種可執(zhí)行文件。
(2)模塊
虛擬文件系統(tǒng)模塊
設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊(device driver module)
設(shè)備獨(dú)立接口模塊(Device Independent Interface)：提供所有設(shè)備的同一視圖
邏輯文件系統(tǒng)(logical file system)：針對(duì)每種支持的文件系統(tǒng)
系統(tǒng)獨(dú)立接口(system independent
interface)提供硬件資源和邏輯文件系統(tǒng)都無(wú)關(guān)的接口，這個(gè)模塊通過(guò)塊設(shè)備節(jié)點(diǎn)或者字符設(shè)備節(jié)點(diǎn)提供所有的資源。
系統(tǒng)調(diào)用模塊(system call interface)提供用戶進(jìn)程對(duì)文件系統(tǒng)的統(tǒng)一控制訪問(wèn)。虛擬文件系統(tǒng)為用戶進(jìn)程屏蔽了所有特殊的特性。
(3)數(shù)據(jù)表示
所有文件使用i-nodes表示。每個(gè)inode都記錄一個(gè)文件在硬件設(shè)備上的位置信息。不僅如此，inode還存放著指向邏輯文件系統(tǒng)模塊和設(shè)備驅(qū)動(dòng)的的函數(shù)指針，這些指針能夠執(zhí)行具體的讀寫操作。通過(guò)按照這種形式(就是面向?qū)ο笾械奶摵瘮?shù)的思想)存放函數(shù)指針，具體的邏輯文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)可以向內(nèi)核注冊(cè)自己而不需要內(nèi)核依賴具體的模塊特性。
(4)依賴關(guān)系、數(shù)據(jù)流和控制流
一個(gè)特殊的設(shè)備驅(qū)動(dòng)是ramdisk，這個(gè)設(shè)備在主存中開(kāi)辟一片區(qū)域，并把它當(dāng)成持久性存儲(chǔ)設(shè)備使用。這個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)使用內(nèi)存管理模塊完成任務(wù)，所以在VFS與對(duì)內(nèi)存管理模塊存在依賴關(guān)系(圖中的依賴關(guān)系反了，應(yīng)該是VFS依賴于內(nèi)存管理模塊)、數(shù)據(jù)流和控制流。
邏輯文件系統(tǒng)支持網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)。這個(gè)文件系統(tǒng)像訪問(wèn)本地文件一樣，從另一臺(tái)機(jī)器上訪問(wèn)文件。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，一種邏輯文件系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)完成它的任務(wù)——這引入了VFS對(duì)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的一個(gè)依賴關(guān)系以及它們之間的控制流和數(shù)據(jù)流。
正如前面提到的，內(nèi)存管理器使用VFS完成內(nèi)存swap功能和內(nèi)存映射I/O。另外，當(dāng)VFS等待硬件請(qǐng)求完成時(shí)，VFS需要使用進(jìn)程調(diào)度器阻塞進(jìn)程;當(dāng)請(qǐng)求完成時(shí)，VFS需要通過(guò)進(jìn)程調(diào)度器喚醒進(jìn)程。最后，系統(tǒng)調(diào)用接口允許用戶進(jìn)程調(diào)用來(lái)存取數(shù)據(jù)。不像前面的子系統(tǒng)，VFS沒(méi)有提供給用戶注冊(cè)不明確調(diào)用的機(jī)制，所以沒(méi)有從VFS到用戶進(jìn)程的控制流。
4. Network Interface 架構(gòu)
(1)目標(biāo)
網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)讓Linux系統(tǒng)能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他系統(tǒng)相連。這個(gè)子系統(tǒng)支持很多硬件設(shè)備，也支持很多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)將硬件和協(xié)議的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)都屏蔽掉，并抽象出簡(jiǎn)單易用的接口供用戶進(jìn)程和其他子系統(tǒng)使用——用戶進(jìn)程和其余子系統(tǒng)不需要知道硬件設(shè)備和協(xié)議的細(xì)節(jié)。
(2)模塊
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層模塊圖
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊(network device drivers)
設(shè)備獨(dú)立接口模塊(device independent interface
module)提供所有硬件設(shè)備的一致訪問(wèn)接口，使得高層子系統(tǒng)不需要知道硬件的細(xì)節(jié)信息。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊(network protocol modules)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，例如：TCP，UDP，IP，HTTP，ARP等等~
協(xié)議無(wú)關(guān)模塊(protocol independent interface)提供獨(dú)立于具體協(xié)議和具體硬件設(shè)備的一致性接口。這使得其余內(nèi)核子系統(tǒng)無(wú)需依賴特定的協(xié)議或者設(shè)備就能訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。
系統(tǒng)調(diào)用接口模塊(system calls interface)規(guī)定了用戶進(jìn)程可以訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)編程API
(3)數(shù)據(jù)表示
每個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)象都被表示為一個(gè)套接字(socket)。套接字與進(jìn)程關(guān)聯(lián)的方法和i-nodes節(jié)點(diǎn)相同。通過(guò)兩個(gè)task_struct指向同一個(gè)套接字，套接字可以被多個(gè)進(jìn)程共享。
(4)數(shù)據(jù)流，控制流和依賴關(guān)系
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)需要等待硬件請(qǐng)求完成時(shí)，它需要通過(guò)進(jìn)程調(diào)度系統(tǒng)將進(jìn)程阻塞和喚醒——這形成了網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和進(jìn)程調(diào)度子系統(tǒng)之間的控制流和數(shù)據(jù)流。不僅如此，虛擬文件系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NFS)——這形成了VFS和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)指甲的數(shù)據(jù)流和控制流。
七、結(jié)論
1、Linux內(nèi)核是整個(gè)Linux系統(tǒng)中的一層。內(nèi)核從概念上由五個(gè)主要的子系統(tǒng)構(gòu)成：進(jìn)程調(diào)度器模塊、內(nèi)存管理模塊、虛擬文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口模塊和進(jìn)程間通信模塊。這些模塊之間通過(guò)函數(shù)調(diào)用和共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。、
2、Linux內(nèi)核架構(gòu)促進(jìn)了他的成功，這種架構(gòu)使得大量的志愿開(kāi)發(fā)人員可以合適得分工合作，并且使得各個(gè)特定的模塊便于擴(kuò)展。
可擴(kuò)展性一：Linux架構(gòu)通過(guò)一項(xiàng)數(shù)據(jù)抽象技術(shù)使得這些子系統(tǒng)成為可擴(kuò)展的——每個(gè)具體的硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)都實(shí)現(xiàn)為單獨(dú)的模塊，該模塊支持內(nèi)核提供的統(tǒng)一的接口。通過(guò)這種方式，個(gè)人開(kāi)發(fā)者只需要和其他內(nèi)核開(kāi)發(fā)者做最少的交互，就可以為L(zhǎng)inux內(nèi)核添加新的設(shè)備驅(qū)動(dòng)。
可擴(kuò)展性二：Linux內(nèi)核支持多種不同的體系結(jié)構(gòu)。在每個(gè)子系統(tǒng)中，都將體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼分割出來(lái)，形成單獨(dú)的模塊。通過(guò)這種方法，一些廠家在推出他們自己的芯片時(shí)，他們的內(nèi)核開(kāi)發(fā)小組只需要重新實(shí)現(xiàn)內(nèi)核中機(jī)器相關(guān)的代碼，就可以講內(nèi)核移植到新的芯片上運(yùn)行。
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