什么是Linux内核
Linux 内核简介
Linux® 内核是 Linux 操作系统(OS)的主要组件,也是计算机硬件与其进程之间的核心接口。它负责两者之间的通信,还要尽可能高效地管理资源。
之所以称为内核,是因为在操作系统中就像果实硬壳中的种子一样,控制着硬件(无论是电话、笔记本电脑、服务器,还是任何其他类型的计算机)的所有主要功能。
内核在操作系统中的位置
为了更具象地理解内核,不妨将 Linux计算机想象成有三层结构
- 硬件:物理机(这是系统的底层结构或基础)是由内存(RAM)、处理器(或 CPU)以及输入/输出(I/O)设备(例如存储、网络和图形组成的。其中,CPU 负责执行计算和内存的读写操作。
- Linux 内核:操作系统的核心。(没错,内核正处于核心的位置)它是驻留在内存中的软件,用于告诉 CPU 要执行哪些操作。
- 用户进程:这些是内核所管理的运行程序。用户进程共同构成了用户空间。用户进程有时也简称为进程。内核还允许这些进程和服务器彼此进行通信(称为进程间通信或 IPC)。
系统执行的代码通过以下两种模式之一在 CPU 上运行:内核模式或用户模式。在内核模式下运行的代码可以不受限制地访问硬件,而用户模式则会限制 SCI 对 CPU 和内存的访问。内存也存在类似的分隔情况(内核空间和用户空间)。这两个小细节构成了一些复杂操作的基础,例如安全防护、构建容器和虚拟机的权限分隔。
这也意味着:如果进程在用户模式下失败,则损失有限,无伤大雅,可以由内核进行修复。另一方面,由于内核进程要访问内存和处理器,因此内核进程的崩溃可能会引起整个系统的崩溃。由于用户进程之间会有适当的保护措施和权限要求,因此一个进程的崩溃通常不会引起太多问题。
此外,由于 Linux 内核可以在实时修补期间持续工作,因此在应用补丁进行安全修复时不会出现停机。
什么是MMU
MMU全称是Memory Management Unit,中文名为内存管理单元,有时也称作分页内存管理单元(paged memory management unit,缩写为PMMU)。它是一种负责处理中央处理器(CPU)的内存访问请求的计算机硬件。它的功能包括虚拟地址到物理地址的转换(即虚拟内存管理)、内存保护、中央处理器高速缓存的控制等。
咱来一道软考题巩固一下:
可以通过这个分页变化来判断我们修改的应用的活跃度。
MMU有什么作用
地址转换:MMU(内存管理单元)将程序的虚拟地址转换成真实的物理地址,确保CPU准确访问内存。
内存保护:MMU通过权限和保护机制防止程序越界访问,确保系统数据安全。
虚拟内存管理:MMU支持虚拟内存,通过硬盘等辅助存储设备扩展内存空间,提升系统性能和灵活性。
内存映射:MMU将外设地址映射到CPU地址空间,简化CPU与外设的数据交换。
性能提升:MMU的地址转换和虚拟内存管理减少了对RAM的依赖,降低内存碎片和交换频率,提升系统整体性能。