深入linux内核架构怎么样？

一、深入linux内核架构怎么样？

深入探究Linux内核架构能够让你掌握操作系统的核心原理和机制，理解进程管理、内存管理、文件系统等各个方面的具体实现。

了解内核架构的每个层次，并学会分析各种Linux内核代码实现的挑战，能够提升自己的代码能力和调试技能，从而创建新的软件工具和解决复杂接口问题。

这项知识将使得在系统开发和嵌入式领域工作的人员的职业发展更具备可持续竞争力。

二、Linux Kernel (Linux内核)怎么安装？

1、下载新内核源码：到官网www.kernel.org，下载最新版本linux内核，保存到/usr/src/kernels目录，大约54MB。

2、#cd/usr/src/kernels

3、#tarjvxflinux-2.6.31.5.tar.bz2

4、进入系统原内核目录，把其中的隐藏文件.config复制到新内核目录中。

5、cd进入新内核目录，然后执行#makeoldconfig 此时所有提示均按回车，选项提示都默认。

6、#makexconfig此时弹出一个内核配置窗口，里面全是英文，我看不懂，干脆就直接把这个窗口关掉，继续往下做。

7、#makebzImage&&makemodules&&makemodules_install&&makeinstall第七步编译时间比较长，要30到50分钟不等，要看机器情况了。

8、#uname-r查看内核版本，完成上面步骤后就可以重启系统了，启动时会在GRUB菜单里出现新内核选项了。 此方法安装新内核后同时也会保留旧内核，启动时，可以在新老内核间选择，相当的实用

三、android内核和linux内核的区别？

Android内核和Linux内核的主要区别体现在以下几个方面：

首先，Android内核基于Linux内核并进行了一系列修改。这些修改包括了来自谷歌的特定调整，使得Android内核适用于移动设备等资源受限的环境。其中最显著的区别是Android内核添加了Dalvik/ART虚拟机层，这允许在Android平台上高效地运行Java/Kotlin应用程序。

其次，Android Binder是Android内核中一个关键的组件，它提供了进程间通信(IPC)的功能。与Linux系统中使用D-bus进行IPC的方式不同，Android Binder采用了基于OpenBinder框架的设计，这使得Android平台可以更好地支持多核处理器和分布式系统。

此外，Android内核针对移动设备的特性进行了优化。例如，Android内核中的电源管理模块被设计成更加节能高效，以适应移动设备的电池寿命需求。同时，Android内核还对内存管理进行了调整，以适应移动设备的有限内存资源。

需要注意的是，Android内核基于上游Linux长期支持(LTS)内核进行开发。在谷歌，LTS内核会与Android专用补丁结合，形成所谓的“Android通用内核(ACK)”，这有助于保持Android系统的稳定性和可靠性。

总结而言，尽管Android内核与Linux内核共享许多基本特性，但由于针对移动设备的特殊需求进行了优化和修改，它们之间存在明显的差异。这些差异包括了虚拟机层的加入、IPC机制的改变以及针对移动设备的优化特性。

四、Linux是宏内核还是微内核？

GNU那帮人就是太牛了导致弄不出来内核。

因为 GNU 项目的内核的设计是微内核设计，结果太过于先进而…… 而 Linux 是传统的宏内核设计，这种内核随便找几个认真上课的大本学生就能凑合嘀咕出来一个。结果因为 Linus 选择了 GPL 协议，所以大家的注意力就全都到了 Linux 上面，技术先进的 Hurd 反而成了弃子。Linus 完成的内核其实也不怎么样，那是在一帮疯子的合作下才实现真正成为可用的内核的。还有，GNU 项目是 84 年成立的，Linux 也已经有20年多的历史了。GNU 那帮疯子应该是说 30 年造不出一个内核。其实 hurd 一直就有，但总是没办法拿出来用而只能用于“技术试验”。Debian 有 Hurd 内核的版本。

五、linux内核与cpu内核区别？

1. Linux内核版本与linux发行版本的区别：LINUX内核版本是指系统内核的版本号，LINUX的内核具有两种不同的版本号，实验版本和产品化版本。首先解释一下什么是Linux发行版(英文名称是Linux Distribution)。Linux实际上是一种开放源代码的操作系统内核，通常我们说的Linux指的是基于Linux内核的操作系统。 2. Linux操作系统包括Linux内核和Linux用户态程序，Linux内核和Linux用户态程序都是开放源代码的，绝大多数软件代码遵循GPL协议，任何人拿到这些代码都可以对这些代码进行修改和分发。 3. 由于Linux上代码的高度自由，很多公司和组织都推出了自己的Linux操作系统，这些Linux操作系统我们就叫做Linux发行版。各种不同的Linux发行版的共同点就是都使用了Linux内核，不同的Linux发行版的内核可能有一些小的修改。 1. 要确定 LINUX版本 的类型，只要查看一下版本号：每一个版本号由三位数字组成，第二位数字说明版本类型。如果第二位数字是偶数则说明这种版本是产品化版本，如果是奇数说明是实验版本。 2. 如2.4.18是产品化版本，2.5.21是实验版本。查看 linux内核版本 命令：uname -r Linux发行版本 是指一些 Linux厂商 将 LINUX系统内核 与应用软件及文档包装在一起，并提供一些安装界面和系统设定与管理工具，这就构成了一个发行套件。

六、LINUX内核是什么？

Linux是一种开源电脑操作系统内核。它是一个用C语言写成，符合POSIX标准的类Unix操作系统。[1]

Linux最早是由芬兰 Linus Torvalds为尝试在英特尔x86架构上提供自由的类Unix操作系统而开发的。该计划开始于1991年，在计划的早期有一些 Minix 黑客提供了协助，而如今全球无数程序员正在为该计划无偿提供帮助。

七、linux内核的奥妙？

Linux内核的奥妙在于其开放源代码的特性和强大的灵活性。作为一个开源项目，Linux内核吸引了全球范围内的开发者共同参与，不断改进和优化。它具有高度可定制性，可以根据不同的需求进行定制和配置，适用于各种不同的硬件和应用场景。

此外，Linux内核还具有良好的稳定性和安全性，经过多年的发展和测试，已经成为许多企业和个人首选的操作系统内核。总之，Linux内核的奥妙在于其开放性、灵活性和稳定性，为用户提供了强大的操作系统基础。

八、LINUX内核编译步骤？

编译及安装简要步骤： 编辑Makefile版本信息 定义内核特性，生成配置文件.config，用于编译：make xconfig 编译内核：make 安装内核：make install 安装模块：make modules_install 具体步骤如下： 内核配置 先定义内核需要什么特性，并进行配置。内核构建系统（The kernel build system）远不是简单用来构建整个内核和模块，想了解更多的高级内核构建选项，你可以查看 Documentation/kbuild 目录内的内核文档。

可用的配置命令和方式： make menuconfig 命令：make menuconfig 编译内核 编译和安装内核 编译步骤： $ cd /usr/src/linux2.6 $ make 安装步骤 (logged as $ make install $ make modules_install 提升编译速度 多花一些时间在内核配置上，并且只编译那些你硬件需要的模块。

这样可以把编译时间缩短为原来的1/30，并且节省数百MB的空间。

另外，你还可以并行编译多个文件： $ make -j

九、linux内核深度解析？

理解Linux内核最好预备的知识点：

懂C语言

懂一点操作系统的知识

熟悉少量相关算法

懂计算机体系结构

Linux内核的特点：

结合了unix操作系统的一些基础概念

Linux内核的任务：

1.从技术层面讲，内核是硬件与软件之间的一个中间层。作用是将应用层序的请求传递给硬件，并充当底层驱动程序，对系统中的各种设备和组件进行寻址。

2.从应用程序的层面讲，应用程序与硬件没有联系，只与内核有联系，内核是应用程序知道的层次中的最底层。在实际工作中内核抽象了相关细节。

3.内核是一个资源管理程序。负责将可用的共享资源(CPU时间、磁盘空间、网络连接等)分配得到各个系统进程。

4.内核就像一个库，提供了一组面向系统的命令。系统调用对于应用程序来说，就像调用普通函数一样。

十、Windows 内核和 Linux 内核谁更复杂?

两个系统的内核结构不一样，没什么可比性，都有各自的优势。

Linux 内核和 Windows 内核有什么区别？

内核

什么是内核呢？

计算机是由各种外部硬件设备组成的，比如内存、cpu、硬盘等，如果每个应用都要和这些硬件设备对接通信协议，那这样太累了，所以这个中间人就由内核来负责，让内核作为应用连接硬件设备的桥梁，应用程序只需关心与内核交互，不用关心硬件的细节。

内核有哪些能力呢？

现代操作系统，内核一般会提供 4 个基本能力：

• 管理进程、线程，决定哪个进程、线程使用 CPU，也就是进程调度的能力；
• 管理内存，决定内存的分配和回收，也就是内存管理的能力；
• 管理硬件设备，为进程与硬件设备之间提供通信能力，也就是硬件通信能力；
• 提供系统调用，如果应用程序要运行更高权限运行的服务，那么就需要有系统调用，它是用户程序与操作系统之间的接口。

内核是怎么工作的？

内核具有很高的权限，可以控制 cpu、内存、硬盘等硬件，而应用程序具有的权限很小，因此大多数操作系统，把内存分成了两个区域：

• 内核空间，这个内存空间只有内核程序可以访问；
• 用户空间，这个内存空间专门给应用程序使用；

用户空间的代码只能访问一个局部的内存空间，而内核空间的代码可以访问所有内存空间。因此，当程序使用用户空间时，我们常说该程序在用户态执行，而当程序使内核空间时，程序则在内核态执行。

应用程序如果需要进入内核空间，就需要通过系统调用，下面来看看系统调用的过程：

内核程序执行在内核态，用户程序执行在用户态。当应用程序使用系统调用时，会产生一个中断。发生中断后， CPU 会中断当前在执行的用户程序，转而跳转到中断处理程序，也就是开始执行内核程序。内核处理完后，主动触发中断，把 CPU 执行权限交回给用户程序，回到用户态继续工作。

Linux 的设计

Linux 的开山始祖是来自一位名叫 Linus Torvalds 的芬兰小伙子，他在 1991 年用 C 语言写出了第一版的 Linux 操作系统，那年他 22 岁。

完成第一版 Linux 后，Linux Torvalds 就在网络上发布了 Linux 内核的源代码，每个人都可以免费下载和使用。

Linux 内核设计的理念主要有这几个点：

• MutiTask，多任务
• SMP，对称多处理
• ELF，可执行文件链接格式
• Monolithic Kernel，宏内核

MutiTask

MutiTask 的意思是多任务，代表着 Linux 是一个多任务的操作系统。

多任务意味着可以有多个任务同时执行，这里的「同时」可以是并发或并行：

• 对于单核 CPU 时，可以让每个任务执行一小段时间，时间到就切换另外一个任务，从宏观角度看，一段时间内执行了多个任务，这被称为并发。
• 对于多核 CPU 时，多个任务可以同时被不同核心的 CPU 同时执行，这被称为并行。

SMP

SMP 的意思是对称多处理，代表着每个 CPU 的地位是相等的，对资源的使用权限也是相同的，多个 CPU 共享同一个内存，每个 CPU 都可以访问完整的内存和硬件资源。

这个特点决定了 Linux 操作系统不会有某个 CPU 单独服务应用程序或内核程序，而是每个程序都可以被分配到任意一个 CPU 上被执行。

ELF

ELF 的意思是可执行文件链接格式，它是 Linux 操作系统中可执行文件的存储格式，你可以从下图看到它的结构：

ELF 把文件分成了一个个分段，每一个段都有自己的作用，具体每个段的作用这里我就不详细说明了，感兴趣的同学可以去看《程序员的自我修养——链接、装载和库》这本书。

另外，ELF 文件有两种索引，Program header table 中记录了「运行时」所需的段，而 Section header table 记录了二进制文件中各个「段的首地址」。

那 ELF 文件怎么生成的呢？

我们编写的代码，首先通过「编译器」编译成汇编代码，接着通过「汇编器」变成目标代码，也就是目标文件，最后通过「链接器」把多个目标文件以及调用的各种函数库链接起来，形成一个可执行文件，也就是 ELF 文件。

那 ELF 文件是怎么被执行的呢？

执行 ELF 文件的时候，会通过「装载器」把 ELF 文件装载到内存里，CPU 读取内存中的指令和数据，于是程序就被执行起来了。

Monolithic Kernel

Monolithic Kernel 的意思是宏内核，Linux 内核架构就是宏内核，意味着 Linux 的内核是一个完整的可执行程序，且拥有最高的权限。

宏内核的特征是系统内核的所有模块，比如进程调度、内存管理、文件系统、设备驱动等，都运行在内核态。

不过，Linux 也实现了动态加载内核模块的功能，例如大部分设备驱动是以可加载模块的形式存在的，与内核其他模块解藕，让驱动开发和驱动加载更为方便、灵活。

与宏内核相反的是微内核，微内核架构的内核只保留最基本的能力，比如进程调度、虚拟机内存、中断等，把一些应用放到了用户空间，比如驱动程序、文件系统等。这样服务与服务之间是隔离的，单个服务出现故障或者完全攻击，也不会导致整个操作系统挂掉，提高了操作系统的稳定性和可靠性。

微内核内核功能少，可移植性高，相比宏内核有一点不好的地方在于，由于驱动程序不在内核中，而且驱动程序一般会频繁调用底层能力的，于是驱动和硬件设备交互就需要频繁切换到内核态，这样会带来性能损耗。华为的鸿蒙操作系统的内核架构就是微内核。

还有一种内核叫混合类型内核，它的架构有点像微内核，内核里面会有一个最小版本的内核，然后其他模块会在这个基础上搭建，然后实现的时候会跟宏内核类似，也就是把整个内核做成一个完整的程序，大部分服务都在内核中，这就像是宏内核的方式包裹着一个微内核。

Windows 设计

当今 Windows 7、Windows 10 使用的内核叫 Windows NT，NT 全称叫 New Technology。

下图是 Windows NT 的结构图片：

Windows 和 Linux 一样，同样支持 MutiTask 和 SMP，但不同的是，Window 的内核设计是混合型内核，在上图你可以看到内核中有一个 MicroKernel 模块，这个就是最小版本的内核，而整个内核实现是一个完整的程序，含有非常多模块。

Windows 的可执行文件的格式与 Linux 也不同，所以这两个系统的可执行文件是不可以在对方上运行的。

Windows 的可执行文件格式叫 PE，称为可移植执行文件，扩展名通常是.exe、.dll、.sys等。

PE 的结构你可以从下图中看到，它与 ELF 结构有一点相似。

总结

对于内核的架构一般有这三种类型：

• 宏内核，包含多个模块，整个内核像一个完整的程序；
• 微内核，有一个最小版本的内核，一些模块和服务则由用户态管理；
• 混合内核，是宏内核和微内核的结合体，内核中抽象出了微内核的概念，也就是内核中会有一个小型的内核，其他模块就在这个基础上搭建，整个内核是个完整的程序；

Linux 的内核设计是采用了宏内核，Window 的内核设计则是采用了混合内核。

这两个操作系统的可执行文件格式也不一样， Linux 可执行文件格式叫作 ELF，Windows 可执行文件格式叫作 PE。

参考资料

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Monolithic_kernel
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Executable_and_Linkable_Format
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Windows_NT

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