震撼的Linux全景图：业界成熟的内核架构长什么样？

1）Linux怎么来的？

• Linus 为了方便访问大学服务器中的资源 ，在自己的机器上写了一个文件系统和硬盘驱动，这样就可以把自己需要的资源下载到自己的机器中。随后linus把这款操作系统雏形开源，成千上万的程序员敲出了linux操作系统。

2）为什么很多公司企业网络把linux当作服务器来使用？

• Linux 系统性能稳定且开源

3）Linux系统中基本思想是什么？

• 一切都是文件：每个文件都有确定的用途，包括用户数据、命令、配置参数、硬件设备等对于操作系统内核而言，都被视为各种类型的文件。

4）Linux能发展到今天仅仅是靠一群黑客吗？

• 由很多世界级的顶尖科技公司联合开发，如 IBM、甲骨文、红帽、英特尔、微软，它们开发 Linux 并向 Linux 社区提供补丁，使 Linux 工作在它们的服务器上，向客户出售业务服务。

5）Linux 内部的全景图长什么样？

 

 

 

 

6）现阶段我们需要把上图掌握到什么程度？

• 知道大概有5个组件，好几十模块，每个模块完成什么功能

7）这么多模块，模块与模块之间是如何通信的？

• 之间的通信主要是函数调用

8）直接使用函数调用来通信有什么缺点？

• 一旦有一个函数出现问题，那就系统崩溃。

9）既然确定这么明显，那为什么还要采用这种方式？

• 因为它的性能极高，操作系统好不好，性能说了算。

10）苹果操作系统的内核Darwin长什么样？

 

 

 

 

• 它有两个内核层——Mach 层与 BSD 层。

• Mach 内核是卡耐基梅隆大学开发的经典微内核，提供最基本的操作系统服务

• BSD 则是伯克利大学开发的类 UNIX 操作系统，提供一整套操作系统服务。

11）为什么两套内核会同时存在呢？

• Mach是最开始的，但是随着发展它的性能不能很好的完成业务。为了兼容之前的Mach开发的应用和设备驱动，就保留了它，同时引入新的BSD内核。

12）应用如何使用 Darwin 系统的服务呢？

• 通过用户层的框架和库来调用 Darwin 系统 API。

13）那我Darwin 系统如何区分用户要调用的是Mach层的服务还是BSD层的服务？

• 调用时，传一个号码进来，如果小于0，则是调Mach内核的服务。如果大于0，则是调BSD内核的服务。

14）Mach 中的组件 Libkern是什么？

• 一个库，提供了很多底层的操作函数，同时支持 C++ 运行环境。

15）IOKit又是什么？

• 依赖Libkern库，管理所有的设备驱动和内核功能扩展模块。

16）Windows 的内核 NT怎样来的？

• 一开始windows的内核是MS-DOS，没有界面，它也没有硬件保护机制，后来微软基于它研发的图形界面不稳定，动不动就死机。竞争对手也用上了类UNIX操作系统，所以微软必须搞一套自己的操作系统来上市竞争--Windows NT就诞生了。

17）什么是Windows NT？

• 微软于 1993 年推出的面向工作站、网络服务器和大型计算机的网络操作系统，也可做 PC 操作系统。是一款全新从零开始开发的新操作系统，并应用了现代硬件的所有特性，“NT”所指的便是“新技术”（New Technology）。

18）NT 内核架构图长什么样？

 

 

 

 

• 上图中我们只关注内核模式下的东西，也就是传统意义上的内核。

18）为什么内核之下是硬件抽象层 HAL？

• 不同的硬件平台只要提供对应的 HAL 就可以移植系统了

19）NT内核的精妙之处在哪里？

• 各层次分明，各个执行体互相独立，这种“高内聚、低偶合”的特性，正是检验一个软件工程是否优秀的重要标准。

20）Linux、Darwin-XNU 和 Windows 的区别是什么？

• Linux 性能良好，结构异常复杂，不利于问题的排查和功能的扩展。

• Darwin-XNU 和 Windows 结构良好，层面分明，利于功能扩展，不容易产生问题且性能稳定。

21）Windows NT 内核属于哪种架构类型？

• NT是混合内核，内核相较于linux来说小，但是仍有一些模块在内核，也有相当多的模块在用户态。 架构额外清晰，也难怪几十年迭代都未曾大改大变