Linux Kernel官方版

Linux Kernel官方版是最受歡迎且最新版本的Linux自由電腦操作系統(tǒng)內(nèi)核。Linux Kernel支持Intel、Alpha、PPC、Sparc、IA-64 、ARM、MIPS、Amiga、Atari和IBM s/390等，還支持32位大文件系統(tǒng)。而在Intel平臺上，物理內(nèi)存最大支持可以達(dá)到64GB，并且也加強(qiáng)對IDE和SCSI硬件系統(tǒng)的支持，并增強(qiáng)了對USB設(shè)備和3D加速卡的支持，有需要這款系統(tǒng)的朋友們可以來3322軟件站下載看看。

Linux Kernel官方介紹

Linux 發(fā)布版指的就是通常所說的“Linux操作系統(tǒng)”，它一般是由一些組織、團(tuán)體、公司或者個人制作并發(fā)布的。Linux內(nèi)核主要作為 Linux 發(fā)布版的一部分而使用。通常來講，一個Linux 發(fā)布版包括Linux內(nèi)核，以及將整個軟件安裝到電腦上的一套安裝工具，還有各種GNU軟件，和其他的一些自由軟件，在一些Linux發(fā)布版中可能會包含一些專有軟件。發(fā)布版為許多不同的目的而制作，包括對不同電腦硬件結(jié)構(gòu)的支持，對普通用戶或開發(fā)者使用方式的調(diào)整，針對實(shí)時應(yīng)用或嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)等等。目前，超過三百個發(fā)布版被積極的開發(fā)，最普遍被使用的發(fā)布版有大約十二個。較為知名的有 Fedora、Debian、Ubuntu 和Mageia 等。Linux 發(fā)行版也經(jīng)常使用作為超級計算機(jī)的操作系統(tǒng)，2010 年 11 月公布的超級計算機(jī)前 500 強(qiáng)，有 459 個（91.8％）運(yùn)行 Linux 發(fā)行版。
1991 年的 10 月 5 日，Linus Torvalds在comp.os.minix新聞組上發(fā)布消息，正式向外宣布Linux內(nèi)核的誕生，1994年3月，Linux1.0發(fā)布，代碼量17萬行。

軟件特點(diǎn)

1、“實(shí)時內(nèi)核補(bǔ)丁”特性，該特性由 Red Hat 的Kpatch 和 SUSE 的 kGraft 合并而來，可以實(shí)時修補(bǔ)內(nèi)核，而無需重啟。
2、改進(jìn)圖形支持，Radeon DRM 驅(qū)動支持顯示端口的音頻輸出，改良了風(fēng)扇控制。HSA AMDKFD 開始對 Carrizo APU 進(jìn)行開發(fā)；Intel 圖形驅(qū)動方面，Skylake 支持已經(jīng)基本成型；對 N 系顯示方案的支持也有所改進(jìn)。
3、儲存系統(tǒng)方面的改進(jìn)，包括 pNFS 、Btrfs RAID 5/6 的相關(guān)支持， OverlayFS 也加入了一些新功能。
4、此外，新內(nèi)核支持更多硬件，包括 Intel Quark SoC 以及更多 ARM 設(shè)備、IBM z13，改進(jìn)了東芝系列筆記本、羅技輸入設(shè)備的支持。

Linux內(nèi)核簡介

現(xiàn)在讓我們從一個比較高的高度來審視一下 GNU/Linux 操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。您可以從兩個層次上來考慮操作系統(tǒng)，如圖 2 所示。

最上面是用戶（或應(yīng)用程序）空間。這是用戶應(yīng)用程序執(zhí)行的地方。用戶空間之下是內(nèi)核空間，Linux 內(nèi)核正是位于這里。GNU C Library （glibc）也在這里。它提供了連接內(nèi)核的系統(tǒng)調(diào)用接口，還提供了在用戶空間應(yīng)用程序和內(nèi)核之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的機(jī)制。這點(diǎn)非常重要，因?yàn)閮?nèi)核和用戶空間的應(yīng)用程序使用的是不同的保護(hù)地址空間。每個用戶空間的進(jìn)程都使用自己的虛擬地址空間，而內(nèi)核則占用單獨(dú)的地址空間。 Linux 內(nèi)核可以進(jìn)一步劃分成 3 層。最上面是系統(tǒng)調(diào)用接口，它實(shí)現(xiàn)了一些基本的功能，例如 read 和 write。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(dú)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。在這些代碼之下是依賴于體系結(jié)構(gòu)的代碼，構(gòu)成了通常稱為 BSP（Board Support Package）的部分。這些代碼用作給定體系結(jié)構(gòu)的處理器和特定于平臺的代碼。

主要子系統(tǒng)

現(xiàn)在使用圖 3 中的分類說明 Linux 內(nèi)核的主要組件。

一、系統(tǒng)調(diào)用接口
SCI 層提供了某些機(jī)制執(zhí)行從用戶空間到內(nèi)核的函數(shù)調(diào)用。正如前面討論的一樣，這個接口依賴于體系結(jié)構(gòu)，甚至在相同的處理器家族內(nèi)也是如此。SCI 實(shí)際上是一個非常有用的函數(shù)調(diào)用多路復(fù)用和多路分解服務(wù)。在 ./linux/kernel 中您可以找到 SCI 的實(shí)現(xiàn)，并在 ./linux/arch 中找到依賴于體系結(jié)構(gòu)的部分。
二、進(jìn)程管理
進(jìn)程管理的重點(diǎn)是進(jìn)程的執(zhí)行。在內(nèi)核中，這些進(jìn)程稱為線程，代表了單獨(dú)的處理器虛擬化（線程代碼、數(shù)據(jù)、堆棧和 CPU 寄存器）。在用戶空間，通常使用進(jìn)程 這個術(shù)語，不過 Linux 實(shí)現(xiàn)并沒有區(qū)分這兩個概念（進(jìn)程和線程）。內(nèi)核通過 SCI 提供了一個應(yīng)用程序編程接口（API）來創(chuàng)建一個新進(jìn)程，停止進(jìn)程（kill、exit），并在它們之間進(jìn)行通信和同步。
進(jìn)程管理還包括處理活動進(jìn)程之間共享 CPU 的需求。內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了一種新型的調(diào)度算法，不管有多少個線程在競爭 CPU，這種算法都可以在固定時間內(nèi)進(jìn)行操作。這種算法就稱為 O(1) 調(diào)度程序，這個名字就表示它調(diào)度多個線程所使用的時間和調(diào)度一個線程所使用的時間是相同的。 O(1) 調(diào)度程序也可以支持多處理器（稱為對稱多處理器或 SMP）。您可以在 ./linux/kernel 中找到進(jìn)程管理的源代碼，在 ./linux/arch 中可以找到依賴于體系結(jié)構(gòu)的源代碼。
三、內(nèi)存管理
內(nèi)核所管理的另外一個重要資源是內(nèi)存。為了提高效率，如果由硬件管理虛擬內(nèi)存，內(nèi)存是按照所謂的內(nèi)存頁 方式進(jìn)行管理的（對于大部分體系結(jié)構(gòu)來說都是 4KB）。Linux 包括了管理可用內(nèi)存的方式，以及物理和虛擬映射所使用的硬件機(jī)制。
不過內(nèi)存管理要管理的可不止 4KB 緩沖區(qū)。Linux 提供了對 4KB 緩沖區(qū)的抽象，例如 slab 分配器。這種內(nèi)存管理模式使用 4KB 緩沖區(qū)為基數(shù)，然后從中分配結(jié)構(gòu)，并跟蹤內(nèi)存頁使用情況，比如哪些內(nèi)存頁是滿的，哪些頁面沒有完全使用，哪些頁面為空。這樣就允許該模式根據(jù)系統(tǒng)需要來動態(tài)調(diào)整內(nèi)存使用。
為了支持多個用戶使用內(nèi)存，有時會出現(xiàn)可用內(nèi)存被消耗光的情況。由于這個原因，頁面可以移出內(nèi)存并放入磁盤中。這個過程稱為交換，因?yàn)轫撁鏁粡膬?nèi)存交換到硬盤上。內(nèi)存管理的源代碼可以在 ./linux/mm 中找到。
四、虛擬文件系統(tǒng)
虛擬文件系統(tǒng)（VFS）是 Linux 內(nèi)核中非常有用的一個方面，因?yàn)樗鼮槲募到y(tǒng)提供了一個通用的接口抽象。VFS 在 SCI 和內(nèi)核所支持的文件系統(tǒng)之間提供了一個交換層（請參看圖 4）。
在 VFS 上面，是對諸如 open、close、read 和 write 之類的函數(shù)的一個通用 API 抽象。在 VFS 下面是文件系統(tǒng)抽象，它定義了上層函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方式。它們是給定文件系統(tǒng)（超過 50 個）的插件。文件系統(tǒng)的源代碼可以在 ./linux/fs 中找到。
文件系統(tǒng)層之下是緩沖區(qū)緩存，它為文件系統(tǒng)層提供了一個通用函數(shù)集（與具體文件系統(tǒng)無關(guān)）。這個緩存層通過將數(shù)據(jù)保留一段時間（或者隨即預(yù)先讀取數(shù)據(jù)以便在需要是就可用）優(yōu)化了對物理設(shè)備的訪問。緩沖區(qū)緩存之下是設(shè)備驅(qū)動程序，它實(shí)現(xiàn)了特定物理設(shè)備的接口。
五、網(wǎng)絡(luò)堆棧
網(wǎng)絡(luò)堆棧在設(shè)計上遵循模擬協(xié)議本身的分層體系結(jié)構(gòu)?；叵胍幌?，Internet Protocol (IP) 是傳輸協(xié)議（通常稱為傳輸控制協(xié)議或 TCP）下面的核心網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。TCP 上面是 socket 層，它是通過 SCI 進(jìn)行調(diào)用的。
socket 層是網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn) API，它為各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供了一個用戶接口。從原始幀訪問到 IP 協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），再到 TCP 和 User Datagram Protocol (UDP)，socket 層提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化的方法來管理連接，并在各個終點(diǎn)之間移動數(shù)據(jù)。內(nèi)核中網(wǎng)絡(luò)源代碼可以在 ./linux/net 中找到。
六、設(shè)備驅(qū)動程序
Linux 內(nèi)核中有大量代碼都在設(shè)備驅(qū)動程序中，它們能夠運(yùn)轉(zhuǎn)特定的硬件設(shè)備。Linux 源碼樹提供了一個驅(qū)動程序子目錄，這個目錄又進(jìn)一步劃分為各種支持設(shè)備，例如 Bluetooth、I2C、serial 等。設(shè)備驅(qū)動程序的代碼可以在 ./linux/drivers 中找到。
七、依賴體系結(jié)構(gòu)的代碼
盡管 Linux 很大程度上獨(dú)立于所運(yùn)行的體系結(jié)構(gòu)，但是有些元素則必須考慮體系結(jié)構(gòu)才能正常操作并實(shí)現(xiàn)更高效率。./linux/arch 子目錄定義了內(nèi)核源代碼中依賴于體系結(jié)構(gòu)的部分，其中包含了各種特定于體系結(jié)構(gòu)的子目錄（共同組成了 BSP）。對于一個典型的桌面系統(tǒng)來說，使用的是 i386 目錄。每個體系結(jié)構(gòu)子目錄都包含了很多其他子目錄，每個子目錄都關(guān)注內(nèi)核中的一個特定方面，例如引導(dǎo)、內(nèi)核、內(nèi)存管理等。這些依賴體系結(jié)構(gòu)的代碼可以在 ./linux/arch 中找到。