一、相关历史

1. Unix内核的特点

  • 简洁:仅提供系统调用并有一个非常明确的设计目的
  • 抽象:几乎所有东西都被当做文件
  • 可移植性:使用C语言编写,使得其在各种硬件体系架构面前都具备令人惊异的移植能力
  • 进程:创建迅速,一次执行保质保量地完成一个任务;独特的fork系统调用
  • 清晰的层次化结构:策略和机制分离的理念,简单的进程间通信元语把单一目的的程序方便地组合在一起

2. 关于Linux内核

  • 自由/开源的软件

  • 类Unix系统:设计思想相似。

    • 一切皆文件
    • 特定的单一用途 & 简单的组合方式

二、操作系统与内核

1. 一些概念

  • 操作系统:整个系统中负责完成最基本功能和系统管理的部分。

  • 内核:

    • 响应中断的中断服务程序
    • 管理多个进程,分享处理器时间调度程序
    • 管理进程地址空间的内存管理程序
    • 网络、进程间通信
    • ...
  • 内核空间:系统态和被保护起来的内存空间

  • 系统调用:应用程序与内核通信

2.内核的活动范围

  • 将每个处理器在任何指定时间点上的活动必然概括为:

      - 运行于用户空间,执行用户进程
      - 运行于内核空间,处于进程上下文,代表某个特定的进程执行
      - 运行于内核空间,处于中断上下文,与任何进程无关,处理某个特定的中断
    

3. 单内核与微内核

  • 单内核

    • 整个内核都在一个大内核地址空间上运行。
    • 优点:简单、高效。所有内核都在一个大的地址空间上,所以内核各个功能之间的调用和调用函数类似,几乎没有性能开销。
    • 缺点:一个功能的崩溃会导致整个内核无法使用。
  • 微内核

    • 内核按功能被划分成各个独立的过程。每个过程独立的运行在自己的地址空间上。
    • 优点:安全。内核的各种服务独立运行,一种服务挂了不会影响其他服务。
    • 缺点:内核各个服务之间的调用涉及进程间的通信,比较复杂且效率低。
  • Linux内核设计

    • 基于单内核
    • 具备微内核的一些特征:模块化设计、抢占式内核、支持内核线程、动态装载内核模块。
    • 规避微内核设计上的性能缺陷:让所有事情运行在内核态,直接调用函数,无需消息传递。
  • Linux内核特征

      - 支持动态加载内核模块
      - 支持对称多处理(SMP)
      - 内核可以抢占(preemptive),允许内核运行的任务有优先执行的能力
      - 不区分线程和进程
    

三、Linux版本

四、总结:关于Linux的思想

1. 自由与开源

  • free(FSF)VS open(opensource
  • 看了这两个网站之后(额...深感我的英语太差劲了...),感觉自由软件应该是在强调用户的的自主性选择权利,而开源强调的是使用与研究的便利条件。
  • 毫无疑问,开放代码有利有弊。就像ios与Android,我虽然很觉得iTunes非常麻烦,但是Android的垃圾软件也太多了,尤其是现在移动终端病毒大量增加,大多是针对开放式的Android系统,至少从感觉上,ios应该是相对安全性高一点。(对于后门问题...对于我这种忘性特别大的人...没有后门怎么找回密码呢...)
  • 当然,Linux开放性并不是混乱没有规则的。实际上,只有在统一的规则下,协作才能发挥它的最大效果。

2. 做好每一件简单的事,学会组合它们

  • 上学期娄老师向我们展示了Linux中的管道时曾经说过,Linux努力只做一件事,然后做好它。再通过简单的方式组合这些简单的工作,就能完成复杂的工程。
  • 我觉得这样的设计思路实用性极强,尤其是在开放性的代码中。就像java中Interface一样,是高内聚,低耦合的(当时觉得这个说法特别高端的样子...),这种特殊的抽象类让各个模块的维护更改更加容易,复用性很高。

参考资料1:《Linux内核设计与实现》(原书第三版)
参考资料2:linux操作系统及内核