读书笔记.linux内核设计与实现 .1

写在前面的话

以前读书都只局限于看过，没有输出的过程，忘得很快，现在想试试这样整理之后输出，会不会好点。

一直以来对Linux的内核都是走马观花式学习，毫无深入，但以后可能要频繁用到，得构建一下自己的知识体系，希望能多多记录吧。

内核定义

1. 内核是操作系统的核心，由负责响应中断的中断服务程序，调度程序（管理多个进程共享处理器时间），进程地址空间的内存管理程序，以及网络、进程间通信等系统服务程序共同组成。

2. 处于系统态，拥有受保护的内存空间和访问硬件设备的所有权限。即内核空间。

   • 用户空间只能以进程为视角，只能看到他被允许调用的部分系统资源，和自己的内存空间。

Linux内核简介

Linux继承于Unix，如普遍的API接口（Posix），但并没有完全基于某个特定Unix。其差异在于：

1. Linux充分吸收了微内核的概念（服务模块化管理，抢占式内核，支持内核线程，以及动态加载内核模块的能力）。inmod,rmmod,

   • 微内核的定义，其实在学校里的时候老师强调过，真正的微内核指的的是内核只保留无法从内核中去掉的必要服务，如调度服务和中断服务等。其他服务包括fs，driver模块都能从内核中去掉。微内核设计的重要目的之一是安全。因为我们很容易就可以知道许多bug和受攻击面都是来自于内核所搭载的模块服务，进而导致整个系统的安全泄漏和崩溃。
   • 但微内核的弊端也很明显。因为各个服务模块化加载之后运行在不同的地址空间，无法进行直接的函数调用，而采用了IPC（inter-process communication），需要进行上下文的切换导致不必要的开销。
   • 所以Linux仍旧是单内核，所有服务模块运行在一个地址空间，可以直接调用函数。实用至上。
2. Linux支持对称多处理机制SMP。
3. 抢占式preemptive内核。允许在内核运行的任务优先执行的能力。其他大部分Unix不支持抢占。
4. Linux内核并不区分线程和一般进程： 所有进程都一样，只是其中一些共享资源。
5. Linux提供具有设备类的面向对象的设备模型、热插拔事件，以及用户空间的设备文件系统sysfs
6. 忽略Unix过时标准和不必要特性。

处理器任何时间点上的活动可以被划分成：

1. 运行于用户空间，执行用户进程
2. 运行于内核空间，处于进程上下文，代表某一次系统调用。
3. 运行于内核空间，处于中断上下文，与任何进程无关，处于某个特定中断。

陷入内核态

系统调用

1. 通过调用库，让内核完成不同任务，但通常内核调用只是库调用的一个步骤。printf(), 提供数据缓存和格式化操作，调用write()系统调用只是他的一个动作。 但open()等是一一对应。 strcpy（）不用系统调用。

2. 通过系统调用进入内核态，我们称为内核代其执行，内核运行于进程的上下文中。

   中断服务

   中断的典型代表是来自硬件设备的中断。内核通过中断号查找中断服务程序，调用服务程序处理中断，在中断上下文中运行。保证中断服务能够第一时间处理和退出。