Linux Kernel

Linux Kernel官方版是最受青睐且最新版本的Linux自由电脑操作系统内核。Linux Kernel支持Intel、Alpha、PPC、Sparc、IA|64 、ARM、MIPS、Amiga、Atari和IBM s/390等，还支持32位大文件系统。而在Intel平台上，物理内存最大支持能达到64GB，并且也加大对IDE和SCSI硬件系统的支持，并增强了对USB设施和3D加速卡的支持，有需要这款系统的朋友们可以来3322软件站下载看看。

Linux Kernel官方介绍

Linux 发布版指的就是一般所说的“Linux操作系统”，它一般是由一些组织、团体、公司或者个人制作并发布的。Linux内核主要作为 Linux 发布版的一部分而用。一般来说，一个Linux 发布版包含Linux内核，与将整个软件安装到电脑上的一套安装工具，还有各种GNU软件，和其他的一些自由软件，在一些Linux发布版中或许会包括一些专有软件。发布版为很多不一样的目的而制作，包含对不同电脑硬件结构的支持，对普通用户或开发者用方法的调整，针对实时应用或嵌入式系统的开发等等。现在，超越三百个发布版被积极的开发，最常见被用的发布版有大约十二个。较为知名的有 Fedora、Debian、Ubuntu 和Mageia 等。Linux 发行版也常常用作为超级计算机的操作系统，2010 年 11 月公布的超级计算机前 500 强，有 459 个（91.8％）运行 Linux 发行版。

1991 年的 10 月 5 日，Linus Torvalds在comp.os.minix新闻组上发布消息，正式向外宣布Linux内核的诞生，1994年3月，Linux1.0发布，代码量17万行。

软件特征

1、“实时内核补丁”特质，该特质由 Red Hat 的Kpatch 和 SUSE 的 kGraft 合并而来，可以实时修补内核，而不需要重启。

2、改进图形支持，Radeon DRM 驱动支持显示端口的音频输出，改良了风扇控制。HSA AMDKFD 开始对 Carrizo APU 进行开发；Intel 图形驱动方面，Skylake 支持已经基本成型；对 N 系显示策略的支持也有所改进。

3、储存系统方面的改进，包含 pNFS 、Btrfs R人工智能D 5/6 的有关支持， OverlayFS 也加入了一些新功能。

4、除此之外，新内核支持更多硬件，包含 Intel Quark SoC 与更多 ARM 设施、IBM z13，改进了东芝系列笔记本、罗技输入设施的支持。

Linux内核介绍

目前让大家从一个比较高的高度来审视一下 GNU/Linux 操作系统的体系结构。你可以从两个层次上来考虑操作系统，如图 2 所示。

最上面是用户（或应用程序）空间。这是用户应用程序实行的地方。用户空间之下是内核空间，Linux 内核正是坐落于这里。GNU C Library （glibc）也在这里。它提供了连接内核的系统调用接口，还提供了在用户空间应用程序和内核之间进行转换的机制。这点尤为重要，由于内核和用户空间的应用程序用的是不一样的保护地址空间。每一个用户空间的进程都用我们的虚拟地址空间，而内核则占用单独的地址空间。 Linux 内核可以进一步划分成 3 层。最上面是系统调用接口，它达成了一些基本的功能，比如 read 和 write。系统调用接口之下是内核代码，可以更精准地概念为独立于体系结构的内核代码。这类代码是 Linux 所支持的所有处置器体系结构所通用的。在这类代码之下是依靠于体系结构的代码，构成了一般称为 BSP（Board Support Package）的部分。这类代码用作给定体系结构的处置器和特定于平台的代码。

主要子系统

目前用图 3 中的分类说明 Linux 内核的主要组件。

1、系统调用接口

SCI 层提供了某些机制实行从用户空间到内核的函数调用。正如前面讨论的一样，这个接口依靠于体系结构，甚至在相同的处置器家族内也是这样。SCI 事实上是一个很有用的函数调用多路复用和多路分解服务。在 ./linux/kernel 中你可以找到 SCI 的达成，并在 ./linux/arch 中找到依靠于体系结构的部分。

2、进程管理

进程管理的重点是进程的实行。在内核中，这类进程称为线程，代表了单独的处置器虚拟化（线程代码、数据、堆栈和 CPU 寄存器）。在用户空间，一般用进程 这个术语，不过 Linux 达成并没区别这两个定义（进程和线程）。内核通过 SCI 提供了一个应用程序编程接口（API）来创建一个新进程，停止进程（kill、exit），并在它们之间进行通信和同步。

进程管理还包含处置活动进程之间共享 CPU 的需要。内核达成了一种新型的调度算法，不管有多少个线程在角逐 CPU，这种算法都可以在固定时间内进行操作。这种算法就称为 O 调度程序，这个名字就表示它调度多个线程所用的时间和调度一个线程所用的时间是相同的。 O 调度程序也可以支持多处置器（称为对称多处置器或 SMP）。你可以在 ./linux/kernel 中找到进程管理的源码，在 ./linux/arch 中可以找到依靠于体系结构的源码。

3、内存管理

内核所管理的另外一个要紧资源是内存。为了提升效率，假如由硬件管理虚拟内存，内存是根据所谓的内存页 方法进行管理的（对于大多数体系结构来讲都是 4KB）。Linux 包含了管理可用内存的方法，与物理和虚拟映射所用的硬件机制。

不过内存管理要管理的可不止 4KB 缓冲区。Linux 提供了对 4KB 缓冲区的抽象，比如 slab 分配器。这种内存管理模式用 4KB 缓冲区为基数，然后从中分配结构，并跟踪内存页用状况，譬如什么内存页是满的，什么页面没完全用，什么页面为空。如此就允许该模式依据系统需要来动态调整内存用。

为了支持多个用户用内存，有时会出现可用内存被消耗光的状况。因为这个缘由，页面可以移出内存并放入磁盘中。这个过程称为交换，由于页面会被从内存交换到硬盘上。内存管理的源码可以在 ./linux/mm 中找到。

4、虚拟文件系统

虚拟文件系统（VFS）是 Linux 内核中很有用的一个方面，由于它为文件系统提供了一个通用的接口抽象。VFS 在 SCI 和内核所支持的文件系统之间提供了一个交换层（请参看图 4）。

在 VFS 上面，是对诸如 open、close、read 和 write 之类的函数的一个通用 API 抽象。在 VFS 下面是文件系统抽象，它概念了上层函数的达成方法。它们是给定文件系统（超越 50 个）的插件。文件系统的源码可以在 ./linux/fs 中找到。

文件系统层之下是缓冲区缓存，它为文件系统层提供了一个通用函数集（与具体文件系统无关）。这个缓存层通过将数据保留一段时间（或者随即预先读取数据以便在需如果就可用）优化了对物理设施的访问。缓冲区缓存之下是设施驱动程序，它达成了特定物理设施的接口。

5、互联网堆栈

互联网堆栈在设计上遵循模拟协议本身的分层体系结构。回想一下，Internet Protocol 是传输协议（一般称为传输控制协议或 TCP）下面的核心互联网层协议。TCP 上面是 socket 层，它是通过 SCI 进行调用的。

socket 层是互联网子系统的规范 API，它为各种互联网协议提供了一个用户接口。从原始帧访问到 IP 协议数据单元（PDU），再到 TCP 和 User Datagram Protocol ，socket 层提供了一种标准化的办法来管理连接，并在每个终点之间移动数据。内核中互联网源码可以在 ./linux/net 中找到。

6、设施驱动程序

Linux 内核中有很多代码都在设施驱动程序中，它们可以运转特定的硬件设施。Linux 网站源码树提供了一个驱动程序子目录，这个目录又进一步划分为各种支持设施，比如 Bluetooth、I2C、serial 等。设施驱动程序的代码可以在 ./linux/drivers 中找到。

7、依靠体系结构的代码

尽管 Linux 非常大程度上独立于所运行的体系结构，但有的元素则需要考虑体系结构才能正常操作并达成更高效率。./linux/arch 子目录概念了内核源码中依靠于体系结构的部分，其中包括了各种特定于体系结构的子目录（一同组成了 BSP）。对于一个典型的桌面系统来讲，用的是 i386 目录。每一个体系结构子目录都包括了不少其他子目录，每一个子目录都关注内核中的一个特定方面，比如引导、内核、内存管理等。这类依靠体系结构的代码可以在 ./linux/arch 中找到。

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