linux内核源码分析代码详解(零声教育linux内核源码分析)

Linux内核源码分析代码详解

Linux内核是一个开源项目，是世界上最为庞大和复杂的软件系统之一。Linux内核源代码包括了驱动程序、文件系统、网络协议、进程管理等，各个部分之间相互关联，构成了一个有机整体。本文将从三个方面对Linux内核源码进行分析，包括调度器、内存管理和文件系统。

调度器

Linux内核的调度器是用来调度进程和线程的。进程和线程是计算机操作系统中的基本概念，是程序在操作系统中的一种运行方式。调度器的主要作用是决定哪个进程或者线程将会在运行时获得处理器时间片。Linux内核中的调度器分为两种，一种是CFS调度器，另一种是实时调度器。

在CFS调度器中，每个进程或线程都有一个虚拟运行时间。CFS调度器会根据进程或线程的虚拟运行时间来决定谁获得处理器时间片。如果一个进程或线程的虚拟运行时间比其他进程或线程的虚拟运行时间少，那么这个进程或线程将会优先获得处理器时间片。

在实时调度器中，每个进程或线程都有一个优先级，优先级高的进程或线程将会优先获得处理器时间片。如果一个进程或线程有更高的优先级，那么它将会在其他进程或线程之前获得处理器时间片。实时调度器通常用在对实时性要求比较高的应用程序中。

内存管理

Linux内核的内存管理包括物理内存管理和虚拟内存管理两个方面。物理内存管理是负责将物理内存分配给进程或者内核使用。虚拟内存管理则是将物理内存与虚拟内存进行映射。

在物理内存管理方面，Linux内核采用了伙伴系统的分配方法。伙伴系统将可用的物理内存按照大小分为多个不同的区域，每个区域的大小都是2的N次幂。当一个进程请求内存时，内核会从大小匹配的区域中查找可用的区域。如果匹配的区域不存在，内核将会在更大的区域中查找空闲的内存块，并将它分裂成两块，分别分配给请求进程和伙伴进程。如果没有更大的区域可以分裂，内核将会报告内存不足的错误。

在虚拟内存管理方面，Linux内核使用了页式存储管理。一个进程可以访问的地址空间被划分为多个虚拟页，每个页的大小通常是4KB。当一个进程访问一个虚拟地址时，内核会将虚拟地址映射到物理地址。如果请求的物理页不存在，内核将会从磁盘中将它读取到内存中。如果物理页已经存在，那么内核将会直接返回物理地址。

文件系统

Linux内核的文件系统用于管理系统中的文件和目录。文件是计算机存储设备上的一个序列化的二进制数据流。在Linux中，所有的文件都被视为一个普通文件或一个目录文件。普通文件可以是文本文件、二进制文件或者设备文件，目录文件则包含其它文件的信息。

Linux内核支持多种文件系统，包括EXT2、EXT3、EXT4、XFS等。文件系统的基本操作包括文件的创建、读取、写入和删除。当一个进程请求读取或写入一个文件时，内核将会检查进程的访问权限并将请求转化为文件系统的操作。文件系统会将请求转化为磁盘操作，从而完成数据的读取或写入。

除了磁盘文件系统之外，Linux内核还支持虚拟文件系统。虚拟文件系统是一种特殊的文件系统，它并不存储任何数据，而是将请求转发给其他的文件系统。虚拟文件系统在Linux中非常重要，因为它提供了对Linux系统中的各种设备、网络、进程以及其他系统资源的访问接口。

总结

Linux内核源代码包含了诸多子系统，具有非常强的可扩展性和灵活性。本文介绍了Linux内核调度器、内存管理和文件系统三个方面的实现原理。Linux内核的源代码非常的庞大和复杂，需要有深厚的计算机科学知识和开发经验才能理解它。但是如果我们学会了源代码的分析方法，很多复杂的问题都可以迎刃而解。