什么是linux内核

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 *** 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 *** 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 *** 作系统中可执行文件的存储格式

ELF 文件格式

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。

首先说明内核的保护模式和是模式，在计算机刚刚启动的时候处于实模式，在该模式下cpu产生20位的地址，然后计算机经过某种变换转换到保护模式。保护模式下cpu产生32位的地址，也就是说从实模式到保护模式，cpu的寻址空间扩大了。

在计算的发展的初期，intel 8086是16位的cpu，它只能运行在实模式下。在该模式下其寄存器是16位的，但是为了可以寻址20位的地址空间，所以采用了内存的分段模式。

物理内存地址=段基址×16+偏移 这样可以寻址20位的地址空间。

关于现代计算机内存的分段机制，也是为了向下兼容的需要。单纯的向下兼容或许还不够有说服力，因为在现代cpu中产生的就是32的地址，而由分段机制产生的线性地址也是32位的。32位的地址完全可以访问4G内存的任何一个地方，看上去分段机制好像完全没有了作用，其实不然。在多线程，多任务的 *** 作系统中，一个地址能否被一个进程写入，能被什么优先级的进程访问，是否允许执行这些问题有出来了。而解决这些问题需要在地址上添加一些属性，也就是说其地址应该还是高于32位的。这时候有体现了分段机制的作用。

关于分页机制。由分页机制产生线性地址，加入没有分页，这个线性地址就是物理地址。而分页机制就是把线性地址装换成物理地址。关于其原因，一方面在进程产生子进程的时候，会复制内存页，而父子进程无论是代码数据还是产生的地址都是一样的，这样为创建进程提供了便利，可以不必考虑进程在内存中分布的情况而产生地址，至于父子进程的真实物理地址在哪里，那是mmu（内存控制单元）的问题。另一方面，由于进程不知道真实的物理地址子啊什么地方，也为 *** 作系统提高了安全性。

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