linux內核之旅

Ⅰ linux操作系統的內核有哪幾個子系統組成，簡要說明各子系統的作用

Linux是一個一體化內核（monolithic kernel）系統。「內核」指的是一個提供硬體抽象層、磁碟及文件系統控制、多任務等功能的系統軟體。

一個內核不是一套完整的操作系統。一套基於Linux內核的完整操作系統叫作Linux操作系統，或是GNU/Linux。設備驅動程序可以完全訪問硬體。Linux內的設備驅動程序可以方便地以模塊化（molarize）的形式設置，並在系統運行期間可直接裝載或卸載。

Linux內核的主要模塊（或組件）分以下幾個部分：存儲管理、CPU和進程管理、文件系統、設備管理和驅動、網路通信，以及系統的初始化（引導）、系統調用等。

版本號Linux內核使用三種不同的版本編號方式。

第一種方式用於1.0版本之前（包括1.0）。第一個版本是0.01，緊接著是0.02、0.03、0.10、0.11、0.12、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99和之後的1.0。

第二種方式用於1.0之後到2.6，數字由三部分「A.B.C」，A代表主版本號，B代表次主版本號，C代表較小的末版本號。只有在內核發生很大變化時（歷史上只發生過兩次，1994年的1.0,1996年的2.0），A才變化。

可以通過數字B來判斷Linux是否穩定，偶數的B代表穩定版，奇數的B代表開發版。C代表一些bug修復，安全更新，新特性和驅動的次數。

以版本2.4.0為例，2代表主版本號，4代表次版本號，0代表改動較小的末版本號。在版本號中，序號的第二位為偶數的版本表明這是一個可以使用的穩定版本，如2.2.5，而序號的第二位為奇數的版本一般有一些新的東西加入。

是個不一定很穩定的測試版本，如2.3.1。這樣穩定版本來源於上一個測試版升級版本號，而一個穩定版本發展到完全成熟後就不再發展。

第三種方式從2004年2.6.0版本開始，使用一種「time-based」的方式。3.0版本之前，是一種「A.B.C.D」的格式。七年裡，前兩個數字A.B即「2.6」保持不變，C隨著新版本的發布而增加,D代表一些bug修復，安全更新，添加新特性和驅動的次數。

3.0版本之後是「A.B.C」格式，B隨著新版本的發布而增加,C代表一些bug修復，安全更新，新特性和驅動的次數。第三種方式中不再使用偶數代表穩定版，奇數代表開發版這樣的命名方式。舉個例子：3.7.0代表的不是開發版，而是穩定版！

Ⅱ linux的內核運行原理是怎麼樣的呢如何從開機，到載入內核鏡像到內存

當PC啟動時,Intel系列的CPU首先進入的是實模式,並開始執行位於地址0xFFFF0處
的代碼,也就是ROM-BIOS起始位置的代碼。BIOS先進行一系列的系統自檢,然後初始化位
於地址0的中斷向量表。最後BIOS將啟動盤的第一個扇區裝入到0x7C00,並開始執行此處
的代碼。這就是對內核初始化過程的一個最簡單的描述。
最初,linux核心的最開始部分是用8086匯編語言編寫的。當開始運行時,核心將自
己裝入到絕對地址0x90000,再將其後的2k位元組裝入到地址0x90200處,最後將核心的其餘
部分裝入到0x10000。
當系統裝入時,會顯示Loading...信息。裝入完成後,控制轉向另一個實模式下的匯
編語言代碼boot/Setup.S。Setup部分首先設置一些系統的硬體設備,然後將核心從
0x10000處移至0x1000處。這時系統轉入保護模式,開始執行位於0x1000處的代碼。
接下來是內核的解壓縮。0x1000處的代碼來自於文件Boot/head.S,它用來初始化寄
存器和調用decompress_kernel( )程序。decompress_kernel( )程序由Boot/inflate.c,
Boot/unzip.c和Boot../misc.c組成。解壓縮後的數據被裝入到了0x100000處,這也是
linux不能在內存小於2M的環境下運行的主要原因。
解壓後的代碼在0x1010000處開始執行,緊接著所有的32位的設置都將完成： IDT、
GDT和LDT將被裝入,處理器初始化完畢,設置好內存頁面,最終調用start_kernel過程。
這大概是整個內核中最為復雜的部分。
[系統開始運行]
linux kernel 最早的C代碼從匯編標記startup_32開始執行
startup_32:
start_kernel
lock_kernel
trap_init
init_IRQ
sched_init
softirq_init
time_init
console_init
#ifdef CONFIG_MODULES
init_moles
#endif
kmem_cache_init
sti
calibrate_delay
mem_init
kmem_cache_sizes_init
pgtable_cache_init
fork_init
proc_caches_init
vfs_caches_init
buffer_init
page_cache_init
signals_init
#ifdef CONFIG_PROC_FS
proc_root_init
#endif
#if defined(CONFIG_SYSVIPC)
ipc_init
#endif
check_bugs
smp_init
rest_init
kernel_thread
unlock_kernel
cpu_idle
・startup_32 [arch/i386/kernel/head.S]
・start_kernel [init/main.c]
・lock_kernel [include/asm/smplock.h]
・trap_init [arch/i386/kernel/traps.c]
・init_IRQ [arch/i386/kernel/i8259.c]
・sched_init [kernel/sched.c]
・softirq_init [kernel/softirq.c]
・time_init [arch/i386/kernel/time.c]
・console_init [drivers/char/tty_io.c]
・init_moles [kernel/mole.c]
・kmem_cache_init [mm/slab.c]
・sti [include/asm/system.h]
・calibrate_delay [init/main.c]
・mem_init [arch/i386/mm/init.c]
・kmem_cache_sizes_init [mm/slab.c]
・pgtable_cache_init [arch/i386/mm/init.c]
・fork_init [kernel/fork.c]
・proc_caches_init
・vfs_caches_init [fs/dcache.c]
・buffer_init [fs/buffer.c]
・page_cache_init [mm/filemap.c]
・signals_init [kernel/signal.c]
・proc_root_init [fs/proc/root.c]
・ipc_init [ipc/util.c]
・check_bugs [include/asm/bugs.h]
・smp_init [init/main.c]
・rest_init
・kernel_thread [arch/i386/kernel/process.c]
・unlock_kernel [include/asm/smplock.h]
・cpu_idle [arch/i386/kernel/process.c]
start_kernel( )程序用於初始化系統內核的各個部分,包括：
*設置內存邊界,調用paging_init( )初始化內存頁面。
*初始化陷阱,中斷通道和調度。
*對命令行進行語法分析。
*初始化設備驅動程序和磁碟緩沖區。
*校對延遲循環。
最後的function'rest_init' 作了以下工作:
・開辟內核線程'init'
・調用unlock_kernel
・建立內核運行的cpu_idle環, 如果沒有調度,就一直死循環
實際上start_kernel永遠不能終止.它會無窮地循環執行cpu_idle.
最後,系統核心轉向move_to_user_mode( ),以便創建初始化進程（init）。此後,進程0開始進入無限循環。
初始化進程開始執行/etc/init、/bin/init 或/sbin /init中的一個之後,系統內核就不再對程序進行直接控制了。之後系統內核的作用主要是給進程提供系統調用,以及提供非同步中斷事件的處理。多任務機制已經建立起來,並開始處理多個用戶的登錄和fork( )創建的進程。
[init]
init是第一個進程,或者說內核線程
init
lock_kernel
do_basic_setup
mtrr_init
sysctl_init
pci_init
sock_init
start_context_thread
do_init_calls
(*call())-> kswapd_init
prepare_namespace
free_initmem
unlock_kernel
execve
[目錄]
--------------------------------------------------------------------------------
啟動步驟
系統引導：
涉及的文件
./arch/$ARCH/boot/bootsect.s
./arch/$ARCH/boot/setup.s
bootsect.S
這個程序是linux kernel的第一個程序,包括了linux自己的bootstrap程序,
但是在說明這個程序前,必須先說明一般IBM PC開機時的動作(此處的開機是指
"打開PC的電源"):
一般PC在電源一開時,是由內存中地址FFFF:0000開始執行(這個地址一定
在ROM BIOS中,ROM BIOS一般是在FEOOOh到FFFFFh中),而此處的內容則是一個
jump指令,jump到另一個位於ROM BIOS中的位置,開始執行一系列的動作,包
括了檢查RAM,keyboard,顯示器,軟硬磁碟等等,這些動作是由系統測試代碼
(system test code)來執行的,隨著製作BIOS廠商的不同而會有些許差異,但都
是大同小異,讀者可自行觀察自家機器開機時,螢幕上所顯示的檢查訊息。
緊接著系統測試碼之後,控制權會轉移給ROM中的啟動程序
(ROM bootstrap routine),這個程序會將磁碟上的第零軌第零扇區讀入
內存中(這就是一般所謂的boot sector,如果你曾接觸過電腦病
毒,就大概聽過它的大名),至於被讀到內存的哪裡呢? --絕對
位置07C0:0000(即07C00h處),這是IBM系列PC的特性。而位在linux開機
磁碟的boot sector上的正是linux的bootsect程序,也就是說,bootsect是
第一個被讀入內存中並執行的程序。現在,我們可以開始來
看看到底bootsect做了什麼。
第一步
首先,bootsect將它"自己"從被ROM BIOS載入的絕對地址0x7C00處搬到
0x90000處,然後利用一個jmpi(jump indirectly)的指令,跳到新位置的
jmpi的下一行去執行,
第二步
接著,將其他segment registers包括DS,ES,SS都指向0x9000這個位置,
與CS看齊。另外將SP及DX指向一任意位移地址( offset ),這個地址等一下
會用來存放磁碟參數表(disk para- meter table )
第三步
接著利用BIOS中斷服務int 13h的第0號功能,重置磁碟控制器,使得剛才
的設定發揮功能。
第四步
完成重置磁碟控制器之後,bootsect就從磁碟上讀入緊鄰著bootsect的setup
程序,也就是setup.S,此讀入動作是利用BIOS中斷服務int 13h的第2號功能。
setup的image將會讀入至程序所指定的內存絕對地址0x90200處,也就是在內存
中緊鄰著bootsect 所在的位置。待setup的image讀入內存後,利用BIOS中斷服
務int 13h的第8號功能讀取目前磁碟的參數。
第五步
再來,就要讀入真正linux的kernel了,也就是你可以在linux的根目錄下看
到的"vmlinuz" 。在讀入前,將會先呼叫BIOS中斷服務int 10h 的第3號功能,
讀取游標位置,之後再呼叫BIOS 中斷服務int 10h的第13h號功能,在螢幕上輸
出字串"Loading",這個字串在boot linux時都會首先被看到,相信大家應該覺
得很眼熟吧。
第六步
接下來做的事是檢查root device,之後就仿照一開始的方法,利用indirect
jump 跳至剛剛已讀入的setup部份
第七步
setup.S完成在實模式下版本檢查,並將硬碟,滑鼠,內存參數寫入到 INITSEG
中,並負責進入保護模式。
第八步
操作系統的初始化。

Ⅲ Linux內核有多大，不同Linux版本內核有什麼差別呢

根據版本的不同，內核大小也不同，新版本為幾百M。

1、發行版的不同，主要是對於版本的選擇，穩定性的測試，還有錯誤修正補丁都會讓每個發行版有自己特殊的內核。

2、官方內核的不同，這個區別很好說，官方的開發是基於 git 版本控制的，去看兩個 git 版本就知道了。一般是硬體支持，還有新的功能演算法，還有驅動增減，錯誤修補什麼的。

Linux的內核版本編號有點像如下的樣子：

2.6.32-642.el6.x86_64

主版本.次版本。發布版本-修改版本。

雖然編號就是如上的方式來編寫，不過依據Linux內核的發展歷程，內核版本的定義有點不太相同。

奇數、偶數版本分類：

在2.6x版本以前，托瓦斯將內核的發展方向分為兩類，並根據這兩類內核的發展分別給予不同的內核編號，那就是：

主、次版本為奇數：開發中版本。

如2.5.xx,這種內核版本主要用於測試與發展新功能，所以通常這種版本僅有內核開發工程師會使用。如果有新增的內核程序代碼，會加到這種版本當中，等到很多工程師測試沒問題後，才加入下一版本的穩定內核中；

主、次版本為偶數：穩定版本。

如2.6.xx,等到內核功能發展成熟後會加到這類版本中，主要用在一般家庭計算機以及企業版本中，重點在於提供一個用戶相對穩定的Linux操作環境平台。

至於發布版本則是在主、次版本架構不變的情況下，新增的功能累積到一定程度後新發布的內核版本。而由於Linux 的內核是使用CPL的授權，因此大家都能夠進行內核程序代碼的修改。

因此，如果有針對一個版本的內核修改過的部分程序代碼，那麼這個被修改過的新內核版本就可以加上所謂的修改版本。

Linux內核版本與Linux發行版本。

Linux內核版本與發行版本的版本並不相同，因為所謂的Linux版本指的應該是內核版本，而目前最新的內核版本應該是4.7.2(2016/08)才對，並不會有7.x的版本出現。

(3)linux內核之旅擴展閱讀：

Linux內核的任務：

1、從技術層面講，內核是硬體與軟體之間的一個中間層。作用是將應用層序的請求傳遞給硬體，並充當底層驅動程序，對系統中的各種設備和組件進行定址。

2、從應用程序的層面講，應用程序與硬體沒有聯系，只與內核有聯系，內核是應用程序知道的層次中的最底層。在實際工作中內核抽象了相關細節。

3、內核是一個資源管理程序。負責將可用的共享資源(CPU時間、磁碟空間、網路連接等)分配得到各個系統進程。

4、內核就像一個庫，提供了一組面向系統的命令。系統調用對於應用程序來說，就像調用普通函數一樣。

Ⅳ Linux 內核的特點有哪些

Linux 是一個開放自由的操作系統內核，具有一些鮮明特點如下：
（1） Linux 是一個一體化內核；
註：「一體化內核」是也稱「宏內核」，是相對於「微內核」而言的。幾乎所有
的嵌入式和實時系統都採用微內核，如 VxWorks、uC/OS-II、PSOS 等。
（2） 可移植性強。盡管 Linus 最初只為在 X86 PC 上實現一個「類 UNIX」，後來隨
著加入者的努力，Linux 目前已經成為支持硬體平台最廣泛的操作系統；
註：目前已經在 X86、IA64、ARM、MIPS、AVR32、M68K、S390、Blackfin、M32R
等眾多架構處理器上運行。
（3） 是一個可裁剪操作系統內核。Linux 極具伸縮性，內核可以任意裁剪，可以大至
幾十或者上百兆，可以小至幾百 K，運行的設備從超級計算機、大型伺服器到
小型嵌入式系統、掌上移動設備或者嵌入式模塊，都可以運行；
（4） 模塊化。Linux 內核採用模塊化設計，很多功能模塊都可以編譯為模塊，可以在
內核運行中動態載入/卸載而無需重啟系統；
（5） 網路支持完善。Linux 內核集成了完整的 POSIX 網路協議棧，網路功能完善；
（6） 穩定性強。運行 Linux 的內核的伺服器可以做到幾年不用復位重啟；
（7） 安全性好。Linux 源碼開放，由眾多黑客參與 Linux 的開發，一旦發現漏洞都能及時修復；
（8） 支持的設備廣泛。Linux 源碼中，設備驅動源碼佔了很大比例，幾乎能支持任何
常見設備，無論是很老舊的設備還是最新推出的硬體設備，幾乎都能找到 Linux下的驅動。致遠電子那邊有很多的，你可以去看一下

Ⅳ linux的內核版本的介紹

Linux內核
Linux是最受歡迎的自由電腦操作系統內核。它是一個用C語言寫成，符合POSIX標準的類Unix操作系統。Linux最早是由芬蘭黑客 Linus Torvalds為嘗試在英特爾x86架構上提供自由免費的類Unix操作系統而開發的。該計劃開始於1991年，這里有一份Linus Torvalds當時在Usenet新聞組comp.os.minix所登載的貼子，這份著名的貼子標志著Linux計劃的正式開始。
在計劃的早期有一些Minix 黑客提供了協助，而今天全球無數程序員正在為該計劃無償提供幫助。
技術上說Linux是一個內核。「內核」指的是一個提供硬體抽象層、磁碟及文件系統控制、多任務等功能的系統軟體。一個內核不是一套完整的操作系統。一套基於Linux內核的完整操作系統叫作Linux操作系統，或是GNU/Linux。
具體看http://blog.csdn.net/huahuamoon/archive/2008/04/08/2259820.aspx

Ⅵ linux 內核是什麼， 本人有linux基礎

Linux內核：Linux是一種開源電腦操作系統內核。它是一個用C語言寫成，符合POSIX標準的類Unix操作系統。Linux最早是由芬蘭Linus Torvalds為嘗試在英特爾x86架構上提供自由的類Unix操作系統而開發的。該計劃開始於1991年，在計劃的早期有一些Minix 黑客提供了協助，而今天全球無數程序員正在為該計劃無償提供幫助。

Linux最早是由芬蘭人Linus Torvalds設計的。當時由於UNⅨ的商業化，Andrew Tannebaum教授開發了Minix操作系統以便於不受AT&T許可協議的約束，為教學科研提供一個操作系統。

(6)linux內核之旅擴展閱讀：

Linux將標準的GNU許可協議改稱Copyleft，以便與Copyright相對照。通用的公共許可（GPL）允許用戶銷售、拷貝和改變具有Copyleft的應用程序。當然這些程序也可以是Copyright的，但是你必須允許進一步的銷售、拷貝和對其代碼進行改變，同時也必須使他人可以免費得到修改後的源代碼。事實證明，GPL對於Linux的成功起到了極大的作用。它啟動了一個十分繁榮的商用Linux階段，還為編程人員提供了一種凝聚力，誘使大家加入這個充滿了慈善精神的Linux運動。

Ⅶ 什麼是linux kernel有什麼作用

Linux內核（英語：Linux kernel）是一種開源的類Unix操作系統宏內核。

工作於平板電腦、智能手機及智能手錶的Android操作系統同樣通過Linux內核提供的服務完成自身功能。

一個計算機系統是一個硬體和軟體的共生體，它們互相依賴，不可分割。計算機的硬體，含有外圍設備、處理器、內存、硬碟和其他的電子設備組成計算機的發動機。但是沒有軟體來操作和控制它，自身是不能工作的。

完成這個控制工作的軟體就稱為操作系統，在Linux的術語中被稱為「內核」，也可以稱為「核心」。Linux內核的主要模塊（或組件）分以下幾個部分：存儲管理、CPU和進程管理、文件系統、設備管理和驅動、網路通信，以及系統的初始化（引導）、系統調用等。

整個Linux操作系統家族基於該內核部署在傳統計算機平台（如個人計算機和伺服器，以Linux發行版的形式）和各種嵌入式平台，如路由器、無線接入點、專用小交換機、機頂盒、FTA接收器、智能電視、數字視頻錄像機、網路附加存儲（NAS）等。

工作於平板電腦、智能手機及智能手錶的Android操作系統同樣通過Linux內核提供的服務完成自身功能。盡管於桌面電腦的佔用率較低，基於Linux的操作系統統治了幾乎從移動設備到主機的其他全部領域。截至2017年11月，世界前500台最強的超級計算機全部使用Linux。

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編程語言

Linux是用C語言中的GCC版（這種C語言有對標准C進行擴展）寫的，還有幾個用匯編語言（用的是GCC的"AT&T風格"）寫的目標架構短段。因為要支持擴展的C語言，GCC在很長的時間里是唯一一個能正確編譯Linux的編譯器。

有許多其他的語言用在一些方面上，主要集中在內核構建過程中（這里指從源代碼創建可引導鏡像）。包括Perl、Python和多種腳本語言。有一些驅動可能是用C++、Fortran或其他語言寫的，但是這樣是強烈不建議的。

編譯器兼容性

GCC是Linux內核源代碼的預設編譯器。在2004年，Intel主張通過修改內核，以便Intel C++編譯器能正確編譯內核。在2009年，有通過修改內核2.6.22版而成功編譯的報告（並帶來平均8-9%性能增長）。

自從2010年，已經開始進行使用Clang建造Linux內核的努力，Clang是一個可作為替代的C語言編譯器；截止2014年4月12日，官方內核幾乎可以完全用Clang編譯。致力於這個目標的計劃叫做「LLVMLinux」，得名於Clang所基於的LLVM編譯器下部構造。

LLVMLinux不意圖復制Linux內核或LLVM，因此它是由最終提交給上游計劃的補丁構成的一個元計劃。使Linux內核可以用Clang編譯最大的好處是比GCC有更快的編譯速度，內核開發者可以得益於由此而來的更快的工作流程