在linux操作系统分析课程中，我了解到操作系统的三⼤核⼼功能为进程管理、内存管理和⽂件系统。事实上，通过查阅资料，可以知道linux操作系统有五个子模块：进程调度，内存管理，虚拟文件系统，网络接口，进程间通信。其中，网络接口和进程间通信在课上涉及较少，故本文主要围绕进程管理，内存管理和文件系统展开。
linux系统模型
首先先了解操作系统的主要功能。操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，普通用户通过操作系统来使用计算机的各种底层硬件和软件资源，这样既方便了用户的操作，省去了用户很多不必要的麻烦，同时能够保证计算机系统的安全性。为了能够让用户很好地使用这些资源，操作系统需要实现很多复杂的功能，这里大略地谈谈其中最核心的三个模块——进程管理、内存管理和文件系统。
在操作系统中，使用进程描述符PCB来描述、管理一个进程，具体地，在Linux中使用task_struct来实现PCB。task_struct中有许多内容，比如进程状态、进程堆栈、进程号、打开文件、管理内存指针，等等。
task_struct结构
进程的管理主要是指对进程的创建及调度。在计算机启动后会有硬件程序自动创建一个0号进程Init，之后的所有进程都通过fork这个0号进程来创建。fork底层主要是调用_do_fork，然后_do_fork再调用一系列函数完成了复制父进程、获得pid、创建子进程内核堆栈、将子进程放入就绪队列等一系列过程。至于进程调度，则是通过进程调度算法考虑各个进程的优先级并在适当的时机(进程状态发生变化时、当前进程时间片用完时、进程从系统调用返回到用户态时、中断处理后，进程返回到用户态时)切换进程。本质上说每个进程切换有两步组成：1.切换页全局目录以安装一个新的地址空间。2.切换内核态堆栈和硬件上下文。而上述过程涉及的具体的寄存器、堆栈的切换过程已经在之前的博客中提及，此处便略过。
说完了进程，便谈谈内存管理。内存管理实际上是通过进程地址空间进行管理。Linux把进程地址空间分成内核区和用户区两部分：
进程内存布局
给内核分配内存时，采用前面页面级内存分配和小内存分配以及非连续内存区；而给用户态进程分配内存时，并没有立即获得实际的物理页框，而仅仅获得对一个新的线性地址区间的使用权。这个线性地址区间会成为进程地址空间的一部分，称作线性区。在linux中，通过task_struct中的mm_struct结构控制进程的内存管理，包括内存访问权限、缺页异常等处理都是通过该结构进行。值得一提的是，linux中的各个进程的内存块通过双向链表链接在一起。
再来谈谈文件系统。事实上，文件系统才是我们用户最能直观感受到的功能。计算机能够如此有用，存储信息是其中的重要一点，而文件系统恰是计算机组织、存取和保存信息的重要手段。对于用户来说，是直接通过文件名来读写文件，但是对于操作系统来说，则是使用了文件控制块FCB来管理文件，将文件名映射到inode上再映射到具体的物理地址。
一个小例子：
在shell终端中执行c程序，使用new分配内存，实际上该程序所在进程会从其父进程(shell进程)拷贝内存描述符mm_struct,有如下调用：do_fork——>copy_process——>copy_mm——>mm_alloc_pgd，之后mm_struct再根据所要求分配的内存大小的具体情况调用brk或者mmap进行内存分配。
心得体会：本次上课从孟老师和李老师那里学到了许多有关linux内核的知识，学会如何使用gdb调试内核代码，这样以后自己也能够自己尝试去分析内核代码，对找实习也起到了很大帮助。
改进建议：李老师讲的某些内容可能需要一些前置知识才好理解(比如进程地址空间的部分可能需要有更多的内存管理的前置知识)，希望老师能在ppt中扩充一些前置知识。