Linux實(shí)際上是一種開(kāi)源電腦操作系統(tǒng)內(nèi)核。一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)硬件和軟件的共生體，它們互相依賴，不可分割，而計(jì)算機(jī)的硬件在沒(méi)有軟件來(lái)操作和控制的情況下是無(wú)法工作的，完成這個(gè)控制工作的軟件就稱為操作系統(tǒng)，在Linux的術(shù)語(yǔ)中被稱為“內(nèi)核”，也可以稱為“核心”。根據(jù)內(nèi)核的核心功能，分為5個(gè)Linux 內(nèi)核子系統(tǒng)，分別為：系統(tǒng)調(diào)用、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理，如下圖示：

1. 系統(tǒng)調(diào)用（System Call Interface）

系統(tǒng)調(diào)用接口。進(jìn)程調(diào)度子系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用接口，將需要提供給用戶空間的接口開(kāi)放出去，同時(shí)屏蔽掉不需要用戶空間程序關(guān)心的細(xì)節(jié)。

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(gè)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(gè)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。

2. 進(jìn)程管理（Process Management）

用戶空間有那么多進(jìn)程，如何讓他們有條不紊地進(jìn)行著正是進(jìn)程管理所要做的事。每個(gè)進(jìn)程都要使用到 CPU 資源（如 CPU ，內(nèi)存），但 CPU 資源畢竟有限，不可能讓某個(gè)進(jìn)程一進(jìn)獨(dú)占著資源。

因此，進(jìn)程管理就充當(dāng)著管理員的角色，它調(diào)度著所有的進(jìn)程，當(dāng)需要選擇下一進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，會(huì)由調(diào)度算法來(lái)選擇最需要運(yùn)行的進(jìn)程。如果某個(gè)進(jìn)程在等待其它硬件資源，則它就會(huì)被掛起。

因此，通過(guò)一系列的調(diào)度算法，內(nèi)核盡可能地公平地讓各個(gè)進(jìn)程使用到 CPU 資源。

3. 內(nèi)存管理（Memory Management）

內(nèi)存管理主要提供對(duì)內(nèi)存資源的訪問(wèn)控制，以便讓各個(gè)進(jìn)程可以安全地共享機(jī)器的內(nèi)存資源。它提供了物理內(nèi)存與虛擬內(nèi)存的一種映射關(guān)系，因而不同的進(jìn)程可以使用相同的虛擬內(nèi)存，而這些相同的虛擬內(nèi)存，可以映射到不同的物理內(nèi)存上。這個(gè)映射關(guān)系主要由 MMU 來(lái)完成。

另外，內(nèi)存管理會(huì)提供虛擬內(nèi)存的機(jī)制，該機(jī)制可以讓進(jìn)程使用多于系統(tǒng)可用的內(nèi)存，不用的內(nèi)存會(huì)通過(guò)文件系統(tǒng)保存在外部非易失存儲(chǔ)器中，需要使用的時(shí)候，再取回到內(nèi)存中。

為了支持多個(gè)用戶使用內(nèi)存，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)可用內(nèi)存被消耗光的情況。由于這個(gè)原因，頁(yè)面可以移出內(nèi)存并放入磁盤(pán)中。這個(gè)過(guò)程稱為交換，因?yàn)轫?yè)面會(huì)被從內(nèi)存交換到硬盤(pán)上。內(nèi)存管理的源代碼可以在 ./linux/mm 中找到。

4. 虛擬文件系統(tǒng)（Virtual File System）

內(nèi)核隱藏了不同功能的外部設(shè)備，例如硬盤(pán)、輸入輸出設(shè)備、顯示設(shè)備等等的具體細(xì)節(jié)，將它們抽象為可以通過(guò)統(tǒng)一的文件操作接口（open、close、read、write等）來(lái)訪問(wèn)，也就是我們所熟知的「一切皆文件」。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，歷史上出現(xiàn)了多種文件系統(tǒng)，比如：FAT、FAT32、NTFS、EXT2、EXT3 等等。為了兼容這些文件系統(tǒng)，內(nèi)核將它們抽象為統(tǒng)一的表現(xiàn)形式，這就是虛擬文件系統(tǒng)的概念。

虛擬文件系統(tǒng)可分為邏輯文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。邏輯文件系統(tǒng)指 Linux 所支持的文件系統(tǒng)，如ext2, fat等，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序指為每一種硬件控制器所編寫(xiě)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序模塊。

5. 網(wǎng)絡(luò)管理（Network Stack）

網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)在 Linux 內(nèi)核中主要負(fù)責(zé)管理各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，最終實(shí)現(xiàn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接其它系統(tǒng)的功能。

網(wǎng)絡(luò)接口提供了對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的存取和各種網(wǎng)絡(luò)硬件的支持。網(wǎng)絡(luò)接口可分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序兩部分。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部分負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)每一種可能的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備進(jìn)行通信，每一種可能的硬件設(shè)備都有相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

以上就是對(duì) Linux 內(nèi)核子系統(tǒng)的簡(jiǎn)單介紹，Linux內(nèi)核結(jié)構(gòu)各個(gè)模塊的功能都與此息息相關(guān)。我們只有通過(guò)不斷的實(shí)踐，真正弄懂Linux系統(tǒng)的運(yùn)行原理和結(jié)構(gòu)，才能學(xué)有所成。在本站的Linux教程中，有著對(duì)Linux系統(tǒng)的全面講解，想要學(xué)好Linux的小伙伴不要錯(cuò)過(guò)！