內(nèi)核是操作系統(tǒng)的主要部分，它可以同時運行多個進程，并且不會因資源不足而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。Linux 是能夠處理復(fù)雜應(yīng)用程序的穩(wěn)定操作系統(tǒng)之一，適用于創(chuàng)建復(fù)雜架構(gòu)。Linux 有一個內(nèi)核，它被稱為 Linux 操作系統(tǒng)的核心，它可以完全控制 Linux 系統(tǒng)中的所有內(nèi)容。內(nèi)核被認為是在引導(dǎo)加載程序加載之前將在 Linux 系統(tǒng)上加載的首批程序之一。如果您是 Linux 新手并且不了解引導(dǎo)加載程序，那么它是一種將加載和啟動 Linux 操作系統(tǒng)的加載時間進程的程序。每當您啟動系統(tǒng)或啟動系統(tǒng)時，它都有助于在計算機內(nèi)存中加載操作系統(tǒng)。

如果您有基本的計算機背景，那么您必須熟悉“啟動”系統(tǒng)這一術(shù)語。這是引導(dǎo)加載程序?qū)⑥D(zhuǎn)換指令以處理 CPU 數(shù)據(jù)的步驟。引導(dǎo)加載程序能夠處理內(nèi)存和其他外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器等。

內(nèi)核的工作

內(nèi)核充當系統(tǒng)上運行的應(yīng)用程序、CPU、內(nèi)存和連接到系統(tǒng)的設(shè)備之間的屏障。它被稱為計算機硬件與正在運行的進程或應(yīng)用程序之間的接口。Linux 內(nèi)核是免費和開源的，以及類 Unix 操作系統(tǒng)內(nèi)核。

• 創(chuàng)建 Linux 系統(tǒng)基礎(chǔ)的硬件或物理機器由內(nèi)存 (RAM)、處理器或中央處理單元 (CPU) 以及輸入/輸出 (I/O) 設(shè)備（如 存儲、 網(wǎng)絡(luò)和圖形）組成. CPU 將執(zhí)行所需的計算，讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存。
• Linux內(nèi)核也被稱為Linux OS的核心程序。主軟件駐留在系統(tǒng)內(nèi)存中，并指導(dǎo) CPU 執(zhí)行什么任務(wù)。
• 用戶進程是由系統(tǒng)內(nèi)核管理的正在運行的程序。用戶進程創(chuàng)建主用戶空間。內(nèi)核讓這些進程相互建立連接。

系統(tǒng)將在內(nèi)核模式或用戶模式下在 CPU 上運行各種任務(wù)。在內(nèi)核模式下運行的代碼僅限于使用硬件，而在用戶模式下運行的代碼僅限于使用 CPU 和內(nèi)存。這種類型的區(qū)別也適用于記憶。

Linux內(nèi)核的子系統(tǒng)

我們在下面提到了 Linux 內(nèi)核的主要核心子系統(tǒng)。它們是進程調(diào)度器、虛擬文件系統(tǒng)、內(nèi)存管理單元、網(wǎng)絡(luò)單元和進程間通信單元。在本文中，我們將僅詳細關(guān)注 Linux 內(nèi)核的三個主要子系統(tǒng)。讓我們看看這三個核心子系統(tǒng)的詳細功能。

進程調(diào)度器：這是內(nèi)核的主要子系統(tǒng)，因為它負責在通道中的所有進程或應(yīng)用程序之間分配 CPU 時間和資源。任何正在運行的進程都不會缺少 CPU 資源，并允許多個應(yīng)用程序同時運行，而不會因另一個應(yīng)用程序而影響一個應(yīng)用程序的性能。PS：查看2022 年最佳服務(wù)器 CPU 處理器的建議。

內(nèi)存管理單元：該內(nèi)核子系統(tǒng)負責管理內(nèi)存并確保內(nèi)存在系統(tǒng)上運行的所有資源、進程和應(yīng)用程序之間的正確分配，因此它們不會因為內(nèi)存不足或在內(nèi)核模式下拋出“內(nèi)存不足”等錯誤而崩潰”。

虛擬文件系統(tǒng)：這是內(nèi)核子系統(tǒng)，負責為計算機上所有可用的文件系統(tǒng)提供平等的接口，并允許它們訪問這些文件系統(tǒng)上存在的存儲數(shù)據(jù)。

Linux內(nèi)核的優(yōu)點

以下是使用 Linux 內(nèi)核的一些優(yōu)點。

• 由于軟件的參與較少，因此它被認為工作得更快。
• 內(nèi)核是一個小軟件；因此，就源代碼和編譯形式而言，它更小。
• 由于其體積和代碼小，它往往具有較少的錯誤，因此出現(xiàn)任何與安全相關(guān)的問題的可能性較小。
• 它是一個完全在單一地址空間內(nèi)運行的單一進程。
• 它有助于在 Linux 系統(tǒng)上運行的所有進程中管理系統(tǒng)的所有資源。

內(nèi)核的缺點

以下是內(nèi)核的一些陷阱；其中一些在下面提到。

• 由于內(nèi)核子系統(tǒng)之間存在依賴關(guān)系，如果設(shè)備驅(qū)動程序出現(xiàn)錯誤，可能會導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰。
• 如果內(nèi)核的大小很大，管理它就變得很困難。
• 為了向 Linux 系統(tǒng)添加任何新服務(wù)，您需要對操作系統(tǒng)進行整體修改。

單片內(nèi)核

在單體內(nèi)核中完成的大部分工作都是通過系統(tǒng)調(diào)用完成的。正在運行的程序通過系統(tǒng)調(diào)用與操作系統(tǒng)交互。每當程序想要與操作系統(tǒng)內(nèi)核交互時，它都需要發(fā)出系統(tǒng)調(diào)用請求。系統(tǒng)調(diào)用將使用應(yīng)用程序接口 (API) 向請求的應(yīng)用程序提供操作系統(tǒng)的服務(wù)。

單片內(nèi)核與微內(nèi)核有何不同

兩者的顯著區(qū)別在于系統(tǒng)調(diào)用和內(nèi)核空間。我們已經(jīng)提到了單體內(nèi)核和微內(nèi)核之間的一些顯著差異。主要區(qū)別在于微內(nèi)核在不同的空間中實現(xiàn)用戶和內(nèi)核服務(wù)。相比之下，單片內(nèi)核在單個地址空間中使用這兩種服務(wù)。

• 微內(nèi)核的大小很小，因為與內(nèi)核相關(guān)的服務(wù)和任務(wù)將只運行內(nèi)核服務(wù)。相比之下，單片內(nèi)核的大小與微內(nèi)核相比要大，因為單片內(nèi)核和用戶服務(wù)都在相同的地址空間中運行。
• 單片內(nèi)核的處理速度很快，因為系統(tǒng)調(diào)用用于建立應(yīng)用程序和底層硬件之間的通信。雖然與單片內(nèi)核相比，微內(nèi)核處理速度較慢，但??通信是使用正在運行的應(yīng)用程序和底層硬件之間傳遞的消息完成的。
• 如果您想添加任何新服務(wù)，您可以輕松擴展微內(nèi)核，因為該服務(wù)將被添加到與內(nèi)核空間完全隔離的用戶地址空間。因此無需修改內(nèi)核。另一方面，擴展單片內(nèi)核很困難，因為添加任何新服務(wù)都需要您更改整個內(nèi)核空間。
• 從安全的角度來看，微內(nèi)核更安全，就像任何正在運行的服務(wù)發(fā)生故障一樣，不會對操作系統(tǒng)造成影響。而另一方面，單體的安全性較低，因為如果出現(xiàn)任何服務(wù)故障，整個單體系統(tǒng)都會受到影響。
• 在設(shè)計內(nèi)核時，單片內(nèi)核很容易設(shè)計，因為它需要的代碼更少，而另一方面，微內(nèi)核的設(shè)計很復(fù)雜，因為它需要冗長的代碼，可能會導(dǎo)致更多的錯誤。

什么是內(nèi)核空間？

Linux系統(tǒng)可以將內(nèi)存空間劃分為兩個區(qū)域——內(nèi)核空間和用戶空間。內(nèi)核空間是內(nèi)核執(zhí)行各種任務(wù)并向系統(tǒng)提供服務(wù)的獨立空間。

結(jié)論

內(nèi)核是操作系統(tǒng)的主要部分，它使得同時運行多個進程成為可能，并且不會因運行資源不足而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。它有助于管理每個進程的工作并幫助它們與底層硬件進行交互。內(nèi)核有兩種類型——單片內(nèi)核和微內(nèi)核。如今，各種公司都在利用這兩種內(nèi)核的綜合優(yōu)勢來實現(xiàn)系統(tǒng)的最佳性能和生產(chǎn)力。