Linux內(nèi)核源代碼情景分析上下冊合集免費(fèi)下載

　　在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展史上。 Unix操作系統(tǒng)的出現(xiàn)是一個重要的里程碑。早期的Unix曾免費(fèi)供美國及一些西方國家的大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)使用，并且提供源代碼，這一方面為高校和科研機(jī)構(gòu)普及使用計(jì)算機(jī)提供了條件：另一方面，也是更重要的，為計(jì)算機(jī)軟件的核心技術(shù)“操作系統(tǒng)”的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)提供了條件，特別是Unix內(nèi)核第6版的源代碼，在相當(dāng)長的一段時明內(nèi)是大學(xué)計(jì)算機(jī)系高年級學(xué)生和研究生使用的教材，甚至可以說，美國當(dāng)時整整一代的計(jì)算機(jī)專業(yè)人 員都是讀著Unix的源代碼成長的。反過來，這也促進(jìn)了Unix的普及和發(fā)展，并且在當(dāng)時形成了一個Unix產(chǎn)業(yè)。事實(shí)上，回既硅谷的形成和發(fā)展，也可以看到Unix起著重要的作用。Unix 兩大主流之：的BSD就是在加州大學(xué)白克利分校開發(fā)的，后來，Unix 成了商品，其源代碼也受到了版權(quán)的保護(hù)，再說也日益復(fù)親和龐大了，面第6版則又慢慢顯得陳舊了，便逐斷不再用Unix內(nèi)核的源代碼作為教材了（但是直到現(xiàn)在還有在用的）。

　　在這種情況下，出于教學(xué)的需嬰，荷蘭的著8教授Andrew s. Tanenbaum 編寫了一個小型的“類Unix“操作系統(tǒng)Minix，在PC機(jī)上運(yùn)行，其源代碼在20世紀(jì)80年代后期和90年代前期普被廣泛采用但是，Minix 雖說是“類Unis”。其實(shí)離Unix相當(dāng)遠(yuǎn)。首先，Minix 是個所謂“微內(nèi)核”。與Unmix內(nèi)核屬于不同的設(shè)計(jì)，功能上更是不可同日而語。再說Unix也不僅僅是內(nèi)核。還包括了其“外殼Shell和許多工具性的“實(shí)用程序”，如果內(nèi)核提供的支持不完整，就不能與這些成分結(jié)合起來形成Unix環(huán)境。這樣，Minix雖然不失為一一個 不錯的教學(xué)工具，卻缺乏實(shí)用價(jià)值?？吹組inix的這個缺點(diǎn)，當(dāng)時的一個5蘭學(xué)生Linus Torvaks 就萌生了一一個念頭， 即組織一些人，以Minix為起點(diǎn)，基本上按照Unix的設(shè)計(jì)，并且博采各種版本之長，在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)，開發(fā)由一個真正可以實(shí)用的Unix內(nèi)核。這樣，公眾就既有免費(fèi)的（現(xiàn)代） Unix系統(tǒng)，又有系統(tǒng)的源代碼，且不存在版權(quán)問題?？墒?，Tanenbaum 教授的目光卻完全盯在教學(xué)E.因此并不認(rèn)為這是一個好主意，沒有采納這個建議。

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　　畢竟是“初生牛犢不怕虎”，加上自身的天賦和動奮，還有公益心，Linus Tovalds就自己動手干了起來。由于所實(shí)現(xiàn)的基本是Lnix， Linus Tovalds就把它稱為Limux.那時候互聯(lián)網(wǎng)雖然還不像現(xiàn)在這么普及，但是在大學(xué)和公司中已經(jīng)用得很多了。Linus Torvalds 在基本完成了Linux 內(nèi)核的第一個版本以后就把它放在了互聯(lián)網(wǎng)E，一米是把自己寫的代碼公諸于眾，二米是邀請有興趣的人也來參與，他的這種做法很快便引起了熱烈的反應(yīng)，并且與美國“自由軟件基金會“FSF的主張正好不謀而合。當(dāng)時FSF已經(jīng)有計(jì)劃要開發(fā)一個類Unix （但又不是Unix，所以稱為GNU，這是“Gnu is Not Unix”的縮寫）的操作系統(tǒng)和應(yīng)用環(huán)境，而Linux的出現(xiàn)正是適得其時，適得其所。于是，由Linus Torvalds主持的Linux內(nèi)核的開發(fā)，改進(jìn)與維護(hù)，就成了FSF的主要項(xiàng)目之-。同時，F(xiàn)SF 的其它項(xiàng)目，如GNU的C編譯gce.程序調(diào)試工具gadb.還有各種Shell和實(shí)用程序。乃至Web服務(wù)器Apache，河覽器Moilla（實(shí)際上就是Netscape） 等等，則正好與之配套成龍。人們普前認(rèn)為自由軟件的開發(fā)是軟件領(lǐng)城中的一個奇跡， 這么多志愿者參與，只是通過5聯(lián)網(wǎng)維持松救的組織，居然能有條不紊地互相配合，開發(fā)出高質(zhì)量的而且又是準(zhǔn)度較大的系統(tǒng)軟件。實(shí)在令人贊嘆。

　　那么，Limux與它的前身Minix的區(qū)別有在呢？簡單地說，Minix 是個“微內(nèi)核”，而Linax是個“宏內(nèi)核”： Minix 是個類Unmix的教學(xué)用模型，面Linux甚本上就是Unix.而且是Unix的延續(xù)和發(fā)展，甚至是各種Unix版本與變種的集大成者。

　　大家知道，傳統(tǒng)意義F的操作系統(tǒng)。其內(nèi)核應(yīng)具備多個方面的功能或成分。既包含用于管理屬于應(yīng)用層的“進(jìn)程”的成分，如進(jìn)程管理，也包含為這些進(jìn)程提供各種服務(wù)的成分，如進(jìn)程間通信、設(shè)備驅(qū)動和文件系統(tǒng)等等。內(nèi)核中提供各種服務(wù)的成分與使用這些服務(wù)的進(jìn)程之間實(shí)際上就形成一種典型的“ClientServer“的關(guān)系，其實(shí)，這些服務(wù)提供者并不一定非得都留在內(nèi)核中不可，他們本身也可以被設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)某些“服務(wù)進(jìn)程”，其中必須嬰留在內(nèi)核中的成分其實(shí)只有進(jìn)程間通信。如果把這些服務(wù)提供者從內(nèi)核轉(zhuǎn)移到進(jìn)程的層次t，那么內(nèi)核本身的結(jié)構(gòu)就可以大大減小和簡化。而各個服務(wù)進(jìn)程，既然已從內(nèi)核中游離出來，便可以”獨(dú)地設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)以及調(diào)試，更重要的是可以按實(shí)際的需要來配置和啟動，基于這樣的想法，各種“微內(nèi)核”（Micro Kemel）便應(yīng)運(yùn)而生。特別是對于一些專用的系統(tǒng)，主要是實(shí)時系統(tǒng)和“嵌入式”系統(tǒng)（Enmbedded System）， 微內(nèi)核的思想就很有吸引力。究其原因。主要是因?yàn)橥ǔ＿@些系統(tǒng)都不帶磁盤，整↑系統(tǒng)部必須放在EPROM中，常常受到存儲空間的限制，而所需要的服務(wù)又比較單一和簡單。 所以，幾乎所有的嵌入式系統(tǒng)和實(shí)時系統(tǒng)都采用微內(nèi)核，如PSOS.VxWorks等。當(dāng)然，微內(nèi)核也有缺點(diǎn)。將這些服務(wù)的提供都放在進(jìn)程層次t.再通過進(jìn)程間通信（通常是報(bào)文傳遞》提供服務(wù)，勢必增加系線的運(yùn)行開銷。降低了效率。

　　與微內(nèi)核相對應(yīng)，傳統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)就稱為“宏內(nèi)核”（Macro-Kermel），或稱為“一本化內(nèi)核”（Monolithic Kernel）。 通用式的系統(tǒng)由f所需的服務(wù)面廣而量大，- 體化內(nèi)核就更為合適，作為一種通用式系統(tǒng)，Linux 采用-體化內(nèi)核是很自然的事。

　　傳統(tǒng)的Unix內(nèi)核是“全封閉”的。如果要往內(nèi)核中加一個設(shè)備（增加一種服務(wù)），早期一般的做法是編寫這個設(shè)備的驅(qū)動程序，并變動內(nèi)核源程序中的某些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)《設(shè)備表），再重新編譯整個內(nèi)核，并重新引導(dǎo)整個系統(tǒng)。這樣做當(dāng)然也有好處，如系統(tǒng)的安全性更能得到保證，但其缺點(diǎn)也是很明顯的。那就是太做化了。在這樣的情況下，當(dāng)某一個公司開發(fā)出一種新的外部設(shè)備時（比方說，一臺彩色掃描儀），它就不可能的同這新的設(shè)備提供-片軟盤或光盤給用戶，使得用戶只要運(yùn)行一F**setup“就可以把這設(shè)備安裝上了《像對DOS/Windows那樣），有能力修改Linux內(nèi)核的設(shè)備表，并重新編譯內(nèi)核的用戶畢竟不多。

　　在Linux里，這個問題就解決得比較好。Linux 既允許把設(shè)備驅(qū)動程序在編譯時靜態(tài)地連接在內(nèi)核中，如傳統(tǒng)的驅(qū)動程序那樣：也允許動態(tài)地在運(yùn)行時安裝，稱為“模塊”：還允許在運(yùn)行狀態(tài)F當(dāng)需要用到某一模塊時由系統(tǒng)自動安裝。這樣的模塊仍然在內(nèi)核中運(yùn)行，面不是像在微內(nèi)核中那樣作為單獨(dú)的進(jìn)程運(yùn)行，所以其運(yùn)行效率還是得到保證。模塊，也就是動態(tài)安裝的設(shè)備驅(qū)動程序的實(shí)現(xiàn)（詳見設(shè)備驅(qū)動程序一）， 是很大的改進(jìn)。它使Linux設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)、調(diào)試以及發(fā)布都大大地簡化，甚至可以說是發(fā)生了根本性地變化，

　　Linux 最初是在Intel 80386 “平臺”上實(shí)現(xiàn)的，但是已經(jīng)被移植到各種主要的CPU系列上，包括Alpla. M68K. MIPS. SPARC. Power PC等等（Pentium. Pentium I等等均屬于386系列）》可以說Linux 內(nèi)核是現(xiàn)今覆蓋面最廣的-體化內(nèi)核。同時，在同一個系列的CPU E. Linux內(nèi)核還支持不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它既支持?，F(xiàn)的單CPU結(jié)構(gòu)，也支持多CPU結(jié)構(gòu)，不過，本書將專注于1386 CPU，并且以單CPU結(jié)構(gòu)為主，但是最后有一。究專們討論多CPU結(jié)構(gòu)。，