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Linux內(nèi)核是一個龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，由許多不同的組件和子系統(tǒng)組成。這些子系統(tǒng)有著各自的功能、職責(zé)和特點，貢獻(xiàn)著極為重要的作用。對于深入了解Linux內(nèi)核的開發(fā)者和管理員來說，掌握這些子系統(tǒng)的原理和工作機制，將能夠更好地理解和掌握整個系統(tǒng)。本文將從幾個主要的子系統(tǒng)出發(fā)，逐一進(jìn)行介紹和探索。
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1. 進(jìn)程管理子系統(tǒng)
進(jìn)程管理是Linux內(nèi)核最核心的功能之一，而進(jìn)程管理子系統(tǒng)則是負(fù)責(zé)管理和調(diào)度系統(tǒng)中所有進(jìn)程的模塊。其主要職責(zé)包括：進(jìn)程的創(chuàng)建、銷毀、調(diào)度、狀態(tài)轉(zhuǎn)換、同步與互斥等等。每當(dāng)有新的進(jìn)程產(chǎn)生，進(jìn)程管理子系統(tǒng)便會協(xié)同其他子系統(tǒng)一起工作，確保系統(tǒng)各個部分的協(xié)調(diào)和穩(wěn)定。
進(jìn)程管理子系統(tǒng)是Linux內(nèi)核中最基礎(chǔ)也最脆弱的部分，存在著許多復(fù)雜的問題和風(fēng)險。例如，在多核CPU環(huán)境下，進(jìn)程調(diào)度的算法和策略、進(jìn)程切換的開銷等等，都需要深入調(diào)研和優(yōu)化，以保證系統(tǒng)的高效性和穩(wěn)定性。
2. 內(nèi)存管理子系統(tǒng)
內(nèi)存管理子系統(tǒng)是負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存的模塊。Linux內(nèi)核中的內(nèi)存管理機制相當(dāng)復(fù)雜，包括了進(jìn)程地址空間和內(nèi)存映射、物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存的管理、頁面置換算法、緩存機制等等。內(nèi)存管理子系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)整對于整個系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性和安全性具有重要意義。
3. 文件系統(tǒng)子系統(tǒng)
文件系統(tǒng)子系統(tǒng)是負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)文件和目錄的模塊。與進(jìn)程管理和內(nèi)存管理不同，文件系統(tǒng)子系統(tǒng)通常是由用戶態(tài)應(yīng)用程序來調(diào)用和使用的，因此其開發(fā)和維護(hù)要比其他模塊更加開放和靈活。Linux內(nèi)核中支持的文件系統(tǒng)種類非常多，包括了ext4、btrfs、XFS、NTFS等等，每種文件系統(tǒng)都有其獨特的特點和使用場景。
4. 設(shè)備管理子系統(tǒng)
設(shè)備管理子系統(tǒng)是負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)物理設(shè)備和虛擬設(shè)備的模塊。Linux內(nèi)核采用了類Unix的設(shè)備文件系統(tǒng)來進(jìn)行設(shè)備管理，每個設(shè)備都被抽象成一個特定的設(shè)備文件。設(shè)備管理子系統(tǒng)不僅要完成對設(shè)備文件的管理和分配，還要負(fù)責(zé)硬件驅(qū)動程序的加載和調(diào)用。這使得Linux系統(tǒng)具有了強大的可移植性和擴展性，能夠輕松適配各種硬件設(shè)備。
5. 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)是負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能的模塊。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)從最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸、協(xié)議實現(xiàn)，到更高級別的網(wǎng)絡(luò)編程接口、協(xié)議棧管理等等，都具備了豐富的功能和特性。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)整對于Linux系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能、可靠性和安全性至關(guān)重要。
本文僅列舉了Linux內(nèi)核中的幾個主要子系統(tǒng)，實際上Linux內(nèi)核的模塊和子系統(tǒng)非常復(fù)雜和龐大，遠(yuǎn)不止這些。但是，了解和掌握這些子系統(tǒng)的原理和工作機制，對于深入理解和優(yōu)化整個系統(tǒng)有著重要的幫助。未來，Linux內(nèi)核的發(fā)展將趨于更加高速和多樣化，對于Linux開發(fā)者和管理員來說，學(xué)習(xí)和掌握這些子系統(tǒng)的技術(shù)，將成為其必不可少的一部分。
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- 內(nèi)核不包括的子系統(tǒng)是
- linux 文件鎖，系統(tǒng)調(diào)用和庫函數(shù)之間的關(guān)系
內(nèi)核不包括的子系統(tǒng)是
內(nèi)核不包括的子系統(tǒng)是A.進(jìn)程管理系統(tǒng)B.內(nèi)存管理系統(tǒng)C.I/O管理系統(tǒng)D.硬蠢盯櫻件管理系統(tǒng) D
Linux內(nèi)核
主要由五個子系統(tǒng)組成：進(jìn)程調(diào)度，內(nèi)存管理，虛擬文件系則和統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)接口，進(jìn)程間通信。
Linux 內(nèi)核可以進(jìn)一步劃分成帶叢 3 層：最上面是系統(tǒng)調(diào)用接口，用戶程序通過軟件中斷后，調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)核提供的功能，這個在用戶空間和內(nèi)核提供的服務(wù)之間的接口稱為系統(tǒng)調(diào)用，它實現(xiàn)了一些基本的功能，例如 read 和 write，這些都是系統(tǒng)調(diào)用。
系統(tǒng)調(diào)用接口之下是內(nèi)核代碼，可以更精確地定義為獨立于體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)核代碼，這些代碼是 Linux 所支持的所有處理器體系結(jié)構(gòu)所通用的。
linux 文件鎖，系統(tǒng)調(diào)用和庫函數(shù)之間的關(guān)系
系統(tǒng)調(diào)用：是操作系統(tǒng)為用戶態(tài)運行的進(jìn)程和硬件設(shè)備(如CPU、磁盤、打印機等)進(jìn)行交互提供的一組接口，即就是設(shè)置在應(yīng)用程序和硬件設(shè)備之間的一個接口層?？梢哉f是操作系統(tǒng)留給用戶程序的一個接口。再來說一下，linux內(nèi)核是單內(nèi)核，結(jié)構(gòu)緊湊，執(zhí)行速度快，各個模塊之間是直接調(diào)用的關(guān)系。放眼望整個linux系統(tǒng)，從上到下依次是用戶進(jìn)程->linux內(nèi)核->硬件。其中系統(tǒng)調(diào)用接口是位于Linux內(nèi)核中的，如果再稍微細(xì)分一下的話，整個linux系統(tǒng)從上到下可以是：用戶進(jìn)程->系統(tǒng)調(diào)用接口->linux內(nèi)核子系統(tǒng)->硬件，也就是說Linux內(nèi)核包括了系統(tǒng)調(diào)用接口和內(nèi)核子系統(tǒng)兩部分；或者從下到上可以是：物理硬件->OS內(nèi)核->OS服務(wù)->應(yīng)用程序，其中操作系統(tǒng)起到“承上啟下”的關(guān)鍵作用，向下管理物理硬件，向上為操作系服務(wù)和應(yīng)用程序提供接口，這里的接口就是系統(tǒng)調(diào)用了。一般地，操作系統(tǒng)為了考慮實現(xiàn)的難度和管理的方便，它只提供一少部分的系統(tǒng)調(diào)用，這些系統(tǒng)調(diào)用一般都是由C和匯編混合編寫實現(xiàn)的，其接口用C來定義，而具體的實現(xiàn)則是匯編，這樣的好處就是執(zhí)行效率高，而且，極大的方便了上層調(diào)用。
庫函數(shù)：顧名思義是把函數(shù)放到庫里。是把一些常用到的函數(shù)編完放到一個文件里，供別人用。別人用的時候把它所在的文件名用#include加到里面就可以了。一般是放到lib文件里的。一般是侍消指編譯器提供的可在c源程序中調(diào)用的函數(shù)?？煞譃閮深?，一類是c語言標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的核談晌庫函數(shù)，一類是編譯器特定的庫函數(shù)。(由于版權(quán)原因，庫函數(shù)的源代碼一般是不可見的，但在頭文件中你可以看到它對改鋒外的接口)
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