是时候深入了解Linux的系统结构

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admin 2天前阅读数 6 #Linux

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深入了解<a target="_blank" href="https://glio.ithorizon.cn/tag/Linux/"style="color:#2E2E2E">Linux</a>的系统结构

引言

Linux作为当今最受欢迎的操作系统之一，其系统结构错综且精妙。深入了解Linux的系统结构对于明白其工作原理、优化系统性能以及进行系统维护至关重要。本文将带您逐步探索Linux的系统结构，从内核到用户空间，全面解析其运作机制。

Linux的层次结构

Linux系统可以分为以下几个层次：

硬件层

内核层

系统调用层

用户空间层

应用层

硬件层

硬件层是Linux系统的基础，包括CPU、内存、硬盘、显卡等硬件设备。硬件设备通过BIOS或UEFI启动，加载Linux内核，从而进入操作系统的工作状态。

内核层

内核是Linux系统的核心，负责管理硬件资源、提供系统调用、处理中断、调度进程等。以下是内核的重点组成部分：

进程管理：负责创建、调度和终止进程。

内存管理：负责内存分配、回收和交换。

文件系统：负责文件的存储、读取和写入。

设备驱动：负责硬件设备的通信和控制。

网络通信：负责网络数据的传输和处理。

进程管理

Linux内核使用进程和线程来执行任务。进程是系统执行的基本单位，线程是进程中的执行单元。以下是进程管理的相关代码：


int main() {
    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {
        // 子进程
        execlp("ls", "ls", NULL);
        perror("execlp");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (pid > 0) {
        // 父进程
        wait(NULL);
    } else {
        // fork挫败
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return 0;
}

内存管理

Linux内核使用虚拟内存管理，将物理内存和硬盘空间结合使用。以下是内存管理的相关代码：


#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>
int main() {
    void *ptr = mmap(NULL, 1024, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
    if (ptr == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 使用内存
    memset(ptr, 0, 1024);
    // 释放内存
    munmap(ptr, 1024);
    return 0;
}