1.7 总结

当我们在本书的上下文中称“现代”时，指的是在现代环境中使用Linux，包括电话、数据中心（公有云提供商）和嵌入式系统（如树莓派）。

在本章中，我分享了Linux背景故事的高级版本。我们讨论了操作系统的一般作用——抽象底层硬件并为应用程序提供一组基本功能，如进程、内存、文件和网络管理——以及Linux如何完成这项任务，特别是关于资源的可见性。

以下资源将帮助你继续跟上速度，并深入了解本章所讨论的概念：

O ' Reilly出版的图书

·Carla Schroder的 Linux Cookbook 。

·Daniel P. Bovet和Marco Cesati的 Understanding the Linux Kernel 。

·Daniel J. Barrett的 Efficient Linux at the Command Line 。

·Robert Love的 Linux System Programming 。

其他资源

·UNIX环境下的高级编程（ https://oreil.ly/hS0G0 ）是一个完整的课程，提供入门材料和实践练习。

·由Brian Kernighan撰写的“The Birth of UNIX”（ https://oreil.ly/MiQ0J ）是了解Linux遗留问题的一个很好的资源，并提供了许多原始UNIX概念的背景知识。

现在，话不多说，让我们开始我们的现代Linux之旅的核心——内核！ jw7+DETFzwgp2vwzTuiave53mS/jqLi1ZnWX8YTAQuJQll8GuLTRzmbKl3HVJYcW

第2章
Linux内核

在1.3节，我们了解到操作系统的主要功能是抽象不同的硬件，并为我们提供一个API。根据这个API编程允许我们编写应用程序而不必担心它们在哪里以及如何执行。简而言之，内核为程序提供了这样一个API。

在本章中，我们将讨论Linux内核是什么，以及你应该如何将各组件作为一个整体来考虑。你将了解整个Linux架构和Linux内核所扮演的重要角色。本章的一个主要收获是，虽然内核提供了所有的核心功能，但就其本身而言，它并不是操作系统，而只是操作系统的一个非常核心的部分。

首先，我们进行鸟瞰，看看内核如何适应底层硬件，以及如何与底层硬件交互。然后，我们将回顾计算核心，讨论不同的CPU架构以及它们与内核的关系。接下来，我们将详细介绍各个内核组件，并讨论内核为你可以运行的程序提供的API。最后，我们将了解如何定制和扩展Linux内核。

本章的目的是提供必要的术语，使你了解程序和内核之间的接口，并让你对功能有一个基本的概念。本章的目的不是让你成为一个内核开发人员，或者一个配置和编译内核的系统管理员。然而，如果你想深入研究这个问题，我在本章末尾整理了一些资料。

现在，让我们进入最深入的部分：Linux架构和内核在此上下文中所扮演的核心角色。 v987Lgzn6OcEZrKSIrvs1oMJ7ARkEGdIqwo1KGfWhwPkf7h2l53iHkpF2M0cNEHI

2.1 Linux架构

从高层来看，Linux架构如图2-1所示。你可以将其划分为三个不同的层：

硬件

从CPU和主存储器到磁盘驱动器、网络接口以及键盘和显示器等外围设备。

内核

这是本章剩余部分的重点。请注意，在内核和用户空间之间有许多组件，例如init系统和系统服务（网络等），但严格地说，它们不是内核的一部分。

用户空间

大多数应用程序运行的地方，包括操作系统组件[如shell（在第3章中讨论）]、实用工具（如ps或ssh）以及图形用户界面（如基于X Window System的桌面）。

在本书中，我们将重点放在图2-1的上面两层，即内核层和用户空间层。在本章和其他相关章节中我们只涉及硬件层。

不同层之间的接口定义是Linux操作系统包的一部分。在内核和用户空间之间是一个称为系统调用的接口。我们将在2.3.6节详细探讨这一点。

与系统调用不同，硬件和内核之间的接口不是一个接口。它由一组独立的接口组成，通常按硬件分组：

1. CPU接口（参见2.2节）。

2. 主存储器的接口（参见2.3.2节）。

3. 网络接口和驱动程序（有线和无线，参见2.3.3节）。

4. 文件系统和块设备驱动程序接口（参见2.3.4节）。

5. 字符设备、硬件中断和设备驱动程序，用于输入设备，如键盘、终端和其他I/O（参见2.3.5节）。

正如你所看到的，许多我们通常认为是Linux操作系统的一部分的内容，例如shell或实用程序（如grep、find和ping），实际上不是内核的一部分，而非常像你下载的应用程序，是用户空间的一部分。

关于用户空间的主题，你将经常阅读或听到用户模式与内核模式的比较。这实际上是指对硬件的访问有多特权，可用的抽象有多受限。

一般来说，内核模式意味着用有限的抽象快速执行，而用户模式意味着相对较慢但更安全、更方便的抽象。除非你是一个内核开发人员（ https://oreil.ly/AhAm6 ），否则你几乎可以忽略内核模式，因为你所有的应用程序都将在用户空间中运行。另外，了解如何与内核交互（2.3.6节）是至关重要的，也是我们考虑的一部分。

了解了Linux架构概述之后，让我们从硬件开始。 v987Lgzn6OcEZrKSIrvs1oMJ7ARkEGdIqwo1KGfWhwPkf7h2l53iHkpF2M0cNEHI