Linux 内核的职责

内核所能执行的主要任务如下所示。

进程调度：计算机内均配备有一个或多个CPU（中央处理单元），以执行程序指令。与其他UNIX系统一样，Linux属于抢占式多任务操作系统。“多任务”意指多个进程（即运行中的程序）可同时驻留于内存，且每个进程都能获得对CPU的使用权。“抢占”则是指一组规则。这组规则控制着哪些进程获得对CPU的使用，以及每个进程能使用多长时间，这两者都由内核进程调度程序（而非进程本身）决定。
内存管理：以一二十年前的标准来看，如今计算机的内存容量可谓相当可观，但软件的规模也保持了相应地增长，故而物理内存（RAM）仍然属于有限资源，内核必须以公平、高效地方式在进程间共享这一资源。与大多数现代操作系统一样，Linux也采用了虚拟内存管理机制（6.4节），这项技术主要具有以下两方面的优势。
进程与进程之间、进程与内核之间彼此隔离，因此一个进程无法读取或修改内核或其他进程的内存内容。
只需将进程的一部分保持在内存中，这不但降低了每个进程对内存的需求量，而且还能在RAM中同时加载更多的进程。这也大幅提升了如下事件的发生概率，在任一时刻，CPU都有至少一个进程可以执行，从而使得对CPU资源的利用更加充分。
提供了文件系统：内核在磁盘之上提供有文件系统，允许对文件执行创建、获取、更新以及删除等操作。
创建和终止进程：内核可将新程序载入内存，为其提供运行所需的资源（比如，CPU、内存以及对文件的访问等）。这样一个运行中的程序我们称之为“进程”。一旦进程执行完毕，内核还要确保释放其占用资源，以供后续程序重新使用。
对设备的访问：计算机外接设备（鼠标、键盘、磁盘和磁带驱动器等）可实现计算机与外部世界的通信，这一通信机制包括输入、输出或是两者兼而有之。内核既为程序访问设备提供了简化版的标准接口，同时还要仲裁多个进程对每一个设备的访问。
联网：内核以用户进程的名义收发网络消息（数据包）。该任务包括将网络数据包路由至目标系统。
提供系统调用应用编程接口（API）：进程可利用内核入口点（也称为系统调用）请求内核去执行各种任务。Linux系统调用API是本书的主题。3.1节会详细描述进程在执行系统调用时所经历的步骤。
除了上述特性外，一般而言，诸如Linux之类的多用户操作系统会为每个用户营造一种抽象：虚拟私有计算机（virtual private computer）。这就是说，每个用户都可以登录进入系统，独立操作，而与其他用户大致无干。例如，每个用户都有属于自己的磁盘存储空间（主目录）。再者，用户能够运行程序，而每一程序都能从CPU资源中“分得一杯羹”，运转于自有的虚拟地址空间中。而且这些程序还能独立访问设备，并通过网络传递信息。内核负责解决（多进程）访问硬件资源时可能引发的冲突，用户和进程对此则往往一无所知。
2022/4/13 14:01

内核要做那些事