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          Linux有哪幾個功能?Linux的核心功能介紹
          授權形式: 正式版
          更新時間:
          軟件語言: 簡體中文
          軟件平臺:
          軟件類別: 國外軟件
          文件大。 未知
          評論等級: ★★★☆☆
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          軟件簡介

          Linux有哪幾個功能?Linux的核心功能介紹

              Linux是一個操作系統平臺我們通常的操作系統,許多朋友也使用蘋果電腦。蘋果電腦使用的系統叫做蘋果電腦,也許你也聽說過一個叫Unix的系統,它比Linux舊,主要用于服務器領域。Linux也用于服務器領域,著名的英美煙草公司(百度、阿里、騰訊)、谷歌、臉譜等領先互聯網公司的服務器操作系統99%都是Linux,每個人使用的安卓手機也是Linux操作系統。
           
              深入探究Linux內核
           
              Linux系統的核心是內核。內核控制著計算機系統上的所有硬件和軟件,在必要時分配硬件,并根據需要執行軟件。
           
              Linus還在赫爾辛基大學上學時就開發了第一版Linux內核。起初他只是想仿造一款Unix系統而已,因為當時Unix操作系統在很多大學都很流行。
           
              Linus完成了開發工作后,將Linux內核發布到了互聯網社區,并征求改進意見。這個簡單的舉動引發了計算機操作系統領域內的一場革命。很快,Linus就收到了來自世界各地的學生和專業程序員的各種建議。
           
              如果誰都可以修改內核程序代碼,那么隨之而來的將是徹底的混亂。為了簡單起見,Linus擔當起了所有改進建議的把關員。能否將建議代碼并入內核完全取決于Linus。時至今日,這種概念依然在Linux內核代碼開發過程中沿用,不同的是,現在是由一組開發人員來做這件事,而不再是Linus一個人。
           
              內核主要負責以下四種功能:
           
              系統內存管理
           
              軟件程序管理
           
              硬件設備管理
           
              文件系統管理
           
              下面我們進一步探究以上每一種功能。
           
              1. 系統內存管理
           
              操作系統內核的主要功能之一就是內存管理。內核不僅管理服務器上的可用物理內存,還可以創建和管理虛擬內存(即實際并不存在的內存)。
           
              內核通過硬盤上的存儲空間來實現虛擬內存,這塊區域稱為交換空間(swap space)。內核不斷地在交換空間和實際的物理內存之間反復交換虛擬內存中的內容。這使得系統以為它擁有比物理內存更多的可用內存(如圖2所示)。
           
              圖2 Linux系統內存映射
           
           
              內存存儲單元按組劃分成很多塊,這些塊稱作頁面(page)。內核將每個內存頁面放在物理內存或交換空間。然后,內核會維護一個內存頁面表,指明哪些頁面位于物理內存內,哪些頁面被換到了磁盤上。
           
              內核會記錄哪些內存頁面正在使用中,并自動把一段時間未訪問的內存頁面復制到交換空間區域(稱為換出,swapping out)——即使還有可用內存。當程序要訪問一個已被換出的內存頁面時,內核必須從物理內存換出另外一個內存頁面給它讓出空間,然后從交換空間換入請求的內存頁面。顯然,這個過程要花費時間,拖慢運行中的進程。只要Linux系統在運行,為運行中的程序換出內存頁面的過程就不會停歇。
           
              2. 軟件程序管理
           
              Linux操作系統將運行中的程序稱為進程。進程可以在前臺運行,將輸出顯示在屏幕上,也可以在后臺運行,隱藏到幕后。內核控制著Linux系統如何管理運行在系統上的所有進程。
           
              內核創建了第一個進程(稱為init進程)來啟動系統上所有其他進程。當內核啟動時,它會將init進程加載到虛擬內存中。內核在啟動任何其他進程時,都會在虛擬內存中給新進程分配一塊專有區域來存儲該進程用到的數據和代碼。
           
              一些Linux發行版使用一個表來管理在系統開機時要自動啟動的進程。在Linux系統上,這個表通常位于專門文件/etc/inittab中。
           
              另外一些系統(比如現在流行的Ubuntu Linux發行版)則采用/etc/init.d目錄,將開機時啟動或停止某個應用的腳本放在這個目錄下。這些腳本通過/etc/rcX.d目錄下的入口(entry)*啟動,這里的X代表運行級(run level)。
           
              *這些入口實際上是到/etc/init.d目錄中啟動腳本的符號鏈接。
           
              Linux操作系統的init系統采用了運行級。運行級決定了init進程運行/etc/inittab文件或/etc/rcX.d目錄中定義好的某些特定類型的進程。Linux操作系統有5個啟動運行級。
           
              運行級為1時,只啟動基本的系統進程以及一個控制臺終端進程。我們稱之為單用戶模式。單用戶模式通常用來在系統有問題時進行緊急的文件系統維護。顯然,在這種模式下,僅有一個人(通常是系統管理員)能登錄到系統上操作數據。
           
              標準的啟動運行級是3。在這個運行級上,大多數應用軟件,比如網絡支持程序,都會啟動。另一個Linux中常見的運行級是5。在這個運行級上系統會啟動圖形化的X Window系統,允許用戶通過圖形化桌面窗口登錄系統。
           
              Linux系統可以通過調整啟動運行級來控制整個系統的功能。通過將運行級從3調整成5,系統就可以從基于控制臺的系統變成更先進的圖形化X Window系統。
           
              3. 硬件設備管理
           
              內核的另一職責是管理硬件設備。任何Linux系統需要與之通信的設備,都需要在內核代碼中加入其驅動程序代碼。驅動程序代碼相當于應用程序和硬件設備的中間人,允許內核與設備之間交換數據。在Linux內核中有兩種方法用于插入設備驅動代碼:
           
              編譯進內核的設備驅動代碼
           
              可插入內核的設備驅動模塊
           
              以前,插入設備驅動代碼的唯一途徑是重新編譯內核。每次給系統添加新設備,都要重新編譯一遍內核代碼。隨著Linux內核支持的硬件設備越來越多,這個過程變得越來越低效。不過好在Linux開發人員設計出了一種更好的將驅動代碼插入運行中的內核的方法。
           
              開發人員提出了內核模塊的概念。它允許將驅動代碼插入到運行中的內核而無需重新編譯內核。同時,當設備不再使用時也可將內核模塊從內核中移走。這種方式極大地簡化和擴展了硬件設備在Linux上的使用。
           
              Linux系統將硬件設備當成特殊的文件,稱為設備文件。設備文件有3種分類:
           
              字符型設備文件
           
              塊設備文件
           
              網絡設備文件
           
              字符型設備文件是指處理數據時每次只能處理一個字符的設備。大多數類型的調制解調器和終端都是作為字符型設備文件創建的。塊設備文件是指處理數據時每次能處理大塊數據的設備,比如硬盤。
           
              網絡設備文件是指采用數據包發送和接收數據的設備,包括各種網卡和一個特殊的回環設備。這個回環設備允許Linux系統使用常見的網絡編程協議同自身通信。
           
              Linux為系統上的每個設備都創建一種稱為節點的特殊文件。與設備的所有通信都通過設備節點完成。每個節點都有唯一的數值對供Linux內核標識它。數值對包括一個主設備號和一個次設備號。類似的設備被劃分到同樣的主設備號下。次設備號用于標識主設備組下的某個特定設備。
           
              4. 文件系統管理
           
              不同于其他一些操作系統,Linux內核支持通過不同類型的文件系統從硬盤中讀寫數據。除了自有的諸多文件系統外,Linux還支持從其他操作系統(比如Microsoft Windows)采用的文件系統中讀寫數據。內核必須在編譯時就加入對所有可能用到的文件系統的支持。表1列出了Linux系統用來讀寫數據的標準文件系統。
           
              表1 Linux文件系統
           
              Linux服務器所訪問的所有硬盤都必須格式化成表1所列文件系統類型中的一種。
           
              Linux內核采用虛擬文件系統(Virtual File System,VFS)作為和每個文件系統交互的接口。這為Linux內核同任何類型文件系統通信提供了一個標準接口。當每個文件系統都被掛載和使用時,VFS將信息都緩存在內存中。
           
              GNU工具
           
              除了由內核控制硬件設備外,操作系統還需要工具來執行一些標準功能,比如控制文件和程序。Linus在創建Linux系統內核時,并沒有可用的系統工具。然而他很幸運,就在開發Linux內核的同時,有一群人正在互聯網上共同努力,模仿Unix操作系統開發一系列標準的計算機系統工具。
           
              GNU組織(GNU是GNU's Not Unix的縮寫)開發了一套完整的Unix工具,但沒有可以運行它們的內核系統。這些工具是在名為開源軟件(open source software,OSS)的軟件理念下開發的。
           
              開源軟件理念允許程序員開發軟件,并將其免費發布。任何人都可以使用、修改該軟件,或將該軟件集成進自己的系統,無需支付任何授權費用。將Linus的Linux內核和GNU操作系統工具整合起來,就產生了一款完整的、功能豐富的免費操作系統。



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