Linux 核心簡介中斷機制行程管理記憶體管理檔案系統輸出入系統目的檔動態連結相關資訊相關網站相關文獻最新修改訊息相關網站參考文獻最新修改簡體版English |
Linux作業系統 是Linus Torvalds於芬蘭赫爾辛基大學當學生時，希望在IBM PC 個人電腦上實作出類似UNIX系統的一個專案。在 Linux 剛發展時主要參考的對象是荷蘭阿姆斯特丹大學教授 Andrew S. Tanenbaum 的 Minix 系統，後來 Torvalds 決定利用 GNU 工具全面改寫，於是發展出一個全新的作業系統，後來該作業系統被稱為Linux。 Linux 的系統架構大致分為『硬體』、『核心』、『函式庫』、『使用者程式』等四層，  圖 10.12 Linux 的基本架構 當行程需要作業系統服務 (例如讀取檔案) 時，可以利用『系統呼叫』請求作業系統介入，此時處理器會由使用者模式 (User Mode) 切換到核心模式 (Kernel Mode)，核心模式具有最高的權限，可以執行任何的動作。圖 10.12中的系統呼叫界面所扮演的，正是這樣一個中介的角色。 Linux 所支援的硬體模組眾多，這些模組必須被掛載到作業系統當中，當然不可能由 Torvalds 一個人包辦寫出所有的驅動程式。所以 Linux 定訂了一整套輸出入介面規格，透過註冊機制與反向呼叫函數，讓驅動程式得以掛載到作業系統中。作業系統會在適當的時機呼叫這些驅動函數，以便取得輸出入資料。而這正是硬體模組介面的功能。這個介面可以載入 Loadable Kernel Module (大部分都是驅動程式)，以進行裝置輸出入的動作。 Linux 2.6 版的核心包含『行程』、『記憶體』、『檔案』、『輸出入』、『網路』等五大子系統。行程系統是支援行程與執行緒等功能，實作了排程、行程切換等程式。記憶體系統可利用硬體的 MMU 單元支援虛擬記憶體等機制。檔案系統的最上層稱為虛擬檔案系統 (Virtual File System: VFS) ，VFS 是一組檔案操作的抽象介面，我們可以將任何的真實檔案系統，像是 FAT32, EXT2, JFS 等，透過 VFS 掛載到 Linux 中。真實檔案系統是在檔案結構的組織下，利用區塊裝置驅動模組所建構出來的。網路系統也是透過網路裝置驅動模組與 TCP/IP 相關程式碼所堆疊出來的。而輸出入系統則統合了『區塊、字元、網路』等三類裝置，以支援檔案、網路與虛擬記憶體等子系統。 Linux 是一個注重速度與實用性的系統，因此沒有採用微核心的技術，以避免因為行程切換次數過多而減慢執行速度。目前圍繞著 Linux 作業系統已經形成了一個龐大的產業，幾乎沒有任何一家公司能主導 Linux 的發展方向，因為 Linux 是開放原始碼社群被工業化後的結果。 由於開放原始碼的影響，Linux擁有眾多的版本，像是 Red Hat、Ubuntu、Fedora、Debian 等，但是這些版本幾乎都利用 Tovarlds 所維護的核心，整合其他開放原始碼軟體後所形成的，因此雖然版本眾多卻有統一的特性。 由於 Linux 原本是以 GNU 工具所開發的，因此也被稱為 GNU/Linux。由於 GNU工具支援 IEEE 所制定的POSIX 標準，該標準對 UNIX 平台的函式庫進行了基本的統一動作，因此Linux 自然也就屬於POSIX 標準的成員之一。 雖然 Tovarlds 最早是利用 IBM PC 開發 Linux 作業系統的，但是目前Linux 已經被移值到各種平台上。因此 Linux 所支援的處理器非常眾多，包含 IA32、MIPS、ARM、Power PC 等。當您想要將 Linux 移植到新的處理器上時，必須重新編譯 Linux 核心，您可以利用 GNU 的 gcc, make 等工具編譯 Linux 核心與大部分的 Linux 程式。 Linux 並不是一個小型的作業系統，因此在啟動時通常必須透過啟動載入器載入 Linux 。在桌上型電腦中，常被使用的Linux啟動載入器有 GRUB、LILO 等。但是在高階的嵌入式系統當中，Linux 最常用的啟動程式則是U-Boot，這是因為 U-Boot 所支援的處理器非常眾多，因此成為目前最廣為使用的嵌入式啟動載入器。 在本系列的文章中，我們將分別就 Linux 中的行程、記憶體、輸出入、檔案等四大子系統，分別進行說明，以便讓讀者能更進一步的理解 Linux 作業系統。 |
Linux 作業系統簡介
page revision: 8, last edited: 11 Oct 2010 06:33
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