姓名：劉姝戀? ? ? 學(xué)號(hào)：19020100402? ?學(xué)院：電子工程學(xué)院
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【嵌牛導(dǎo)讀】linux操作系統(tǒng)的組成部分
【嵌牛鼻子】嵌入式Linux?
【嵌牛提問(wèn)】linux操作系統(tǒng)的組成有哪幾部分辆床？
【嵌牛正文】
??一種說(shuō)法：
一般系統(tǒng)的組成由：核心，shell（命令解釋器）桅狠，應(yīng)用程序
linux也一樣佛吓，linux的核心（2.6.9.18），shell（/bin/bash）,應(yīng)用程序（Xwindow）等
或是：
Linux內(nèi)核主要由五個(gè)子系統(tǒng)組成：進(jìn)程調(diào)度垂攘，內(nèi)存管理，虛擬文件系統(tǒng)淤刃，網(wǎng)絡(luò)接口晒他，進(jìn)程間通信。
1.進(jìn)程調(diào)度（SCHED）:控制進(jìn)程對(duì)CPU的訪問(wèn)逸贾。當(dāng)需要選擇下一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)陨仅，由調(diào)度程序選擇最值得運(yùn)行的進(jìn)程津滞。可運(yùn)行進(jìn)程實(shí)際上是僅等待CPU資源的進(jìn)程灼伤，如果某個(gè)進(jìn)程在等待其它資源触徐，則該進(jìn)程是不可運(yùn)行進(jìn)程。Linux使用了比較簡(jiǎn)單的基于優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程調(diào)度算法選擇新的進(jìn)程狐赡。
2.內(nèi)存管理（MM）允許多個(gè)進(jìn)程安全的共享主內(nèi)存區(qū)域撞鹉。Linux 的內(nèi)存管理支持虛擬內(nèi)存，即在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的程序颖侄，其代碼鸟雏，數(shù)據(jù)，堆棧的總量可以超過(guò)實(shí)際內(nèi)存的大小览祖，操作系統(tǒng)只是把當(dāng)前使用的程序塊保留在內(nèi)存中孝鹊，其余的程序塊則保留在磁盤中。必要時(shí)展蒂，操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)在磁盤和內(nèi)存間交換程序塊又活。內(nèi)存管理從邏輯上分為硬件無(wú)關(guān)部分和硬件有關(guān)部分。硬件無(wú)關(guān)部分提供了進(jìn)程的映射和邏輯內(nèi)存的對(duì)換锰悼；硬件相關(guān)的部分為內(nèi)存管理硬件提供了虛擬接口柳骄。
3.虛擬文件系統(tǒng)（Virtual File System,VFS）隱藏了各種硬件的具體細(xì)節(jié)，為所有的設(shè)備提供了統(tǒng)一的接口松捉，VFS提供了多達(dá)數(shù)十種不同的文件系統(tǒng)夹界。虛擬文件系統(tǒng)可以分為邏輯文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。邏輯文件系統(tǒng)指Linux所支持的文件系統(tǒng)隘世，如ext2,fat等可柿，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序指為每一種硬件控制器所編寫的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序模塊。
4.網(wǎng)絡(luò)接口（NET）提供了對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的存取和各種網(wǎng)絡(luò)硬件的支持丙者。網(wǎng)絡(luò)接口可分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序复斥。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部分負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)每一種可能的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備通訊械媒，每一種可能的硬件設(shè)備都有相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序目锭。
5.進(jìn)程間通訊(IPC) 支持進(jìn)程間各種通信機(jī)制。
不識(shí)廬山真面目――操作系統(tǒng)的組成
操作系統(tǒng)概念對(duì)新手來(lái)說(shuō)就很容易混淆纷捞。拜現(xiàn)代的許多商業(yè)操作系統(tǒng)所賜痢虹，很少有用戶能不費(fèi)力氣地明白說(shuō)出什么是操作系統(tǒng)。很多人認(rèn)為操作系統(tǒng)就是Windows主儡，操作系統(tǒng)當(dāng)然要包含字處理軟件奖唯，操作系統(tǒng)怎么可以不處理圖形？ 說(shuō)實(shí)話糜值，正是由于這些廣泛存在的誤解丰捷，原本操作系統(tǒng)的定義的內(nèi)涵已經(jīng)越來(lái)越偏離大眾的理解了――不識(shí)廬山真面目坯墨，只緣身在此山中。所以病往，我們?cè)谶@里有必要對(duì)這個(gè)概念進(jìn)行一番界定捣染，才能展開(kāi)我們自己的討論――勿于浮沙建高塔。
如果您已經(jīng)比較熟悉這些情況和淵源了停巷，可以跳過(guò)這部分耍攘，選擇其它您感興趣的文章。
操作系統(tǒng)功能變得愈來(lái)愈強(qiáng)大叠穆，但結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜少漆。在以方便用戶 （包括開(kāi)發(fā)人員和終端用戶）為宗旨的思想下，操作系統(tǒng)不斷加入新功能硼被，新服務(wù)示损。回憶從前大家使用的DOS系統(tǒng)僅僅只需要一張軟盤（拿DOS舉例是因?yàn)楸容^切合國(guó)內(nèi)用戶的實(shí)際情況嚷硫，其實(shí)Unix是比DOS年代久遠(yuǎn)的检访，但大家以前很少使用，大部分人都是從DOS開(kāi)始計(jì)算機(jī)之旅的仔掸。當(dāng)然Unix的最初版本也用不了幾張軟盤）脆贵，而如今的windows系統(tǒng)或Linux系統(tǒng)動(dòng)輒就需要數(shù)張光盤，麻雀已經(jīng)變成了恐龍――雖然它們都有五臟六腑起暮。
詞匯辨析：操作系統(tǒng)
???操作系統(tǒng)一詞現(xiàn)在已經(jīng)有了很多不同的內(nèi)涵卖氨。操作系統(tǒng)通常被認(rèn)為是整個(gè)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)完成最基本功能和系統(tǒng)管理的部分。這些部分應(yīng)該包括內(nèi)核负懦、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序筒捺、啟動(dòng)引導(dǎo)程序、命令行shell或者其他種類的用戶界面纸厉、基本的文件管理工具和系統(tǒng)工具系吭。這些都是必不可少的東西。
????可是颗品，由于大多數(shù)最終用戶是通過(guò)商業(yè)途徑得到操作系統(tǒng)肯尺，他們很少會(huì)僅僅購(gòu)買一個(gè)只包含以上功能的軟件包。一般的躯枢，他們?cè)诘玫讲僮飨到y(tǒng)的同時(shí)则吟，更需要的是構(gòu)架于其上的應(yīng)用軟件，來(lái)完成所需的實(shí)際功能锄蹂。為了滿足這種需求逾滥，操作系統(tǒng)一般要和應(yīng)用軟件綁定發(fā)行和出售。這樣的軟件包在Linux領(lǐng)域被稱作發(fā)行包，如RedHat8.0或 紅旗Linux4.0等寨昙。
????由此就引起了一些誤解，許多用戶理所當(dāng)然地認(rèn)為發(fā)行包就是操作系統(tǒng)掀亩。但是舔哪，從邏輯結(jié)構(gòu)劃分，應(yīng)用軟件不應(yīng)該屬于操作系統(tǒng)槽棍。
????為了符合大多數(shù)人的習(xí)慣捉蚤，在本雜志范圍內(nèi)，我們一般用操作系統(tǒng)這個(gè)詞指代發(fā)行包炼七，而用內(nèi)核表示操作系統(tǒng)本來(lái)的邏輯概念缆巧。在不引起混淆的情況下，有時(shí)也會(huì)用操作系統(tǒng)表示內(nèi)核豌拙。
雖然變成了恐龍陕悬，但筋骨脈絡(luò)還是清楚的，現(xiàn)代操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)是穩(wěn)定按傅、清晰的捉超。操作系統(tǒng)本質(zhì)上也是大型軟件包（從開(kāi)發(fā)者的角度看），因此結(jié)構(gòu)組織也不會(huì)與其它大型軟件迥然而異：采取了分層結(jié)構(gòu)唯绍，越向上層抽象程度越高拼岳，越接近用戶；相反越向下層况芒，越靠近硬件惜纸，抽象也相對(duì)接近硬件。而且上層軟件依靠下層軟件提供的服務(wù)绝骚，再加上本身提供附加服務(wù)為更高層服務(wù)耐版。總體呈現(xiàn)倒金子塔形皮壁。
下面我們就簡(jiǎn)要分析一下操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)椭更。
增繁就簡(jiǎn)――操作系統(tǒng)組成
形形色色的操作系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)都不盡相同。雖然大多是為同樣的目的蛾魄，但由于實(shí)現(xiàn)方法可以自由選擇虑瀑，所以各個(gè)操作系統(tǒng)理所當(dāng)然的存在差異，有些系統(tǒng)之間差異還相當(dāng)大滴须。
我們選取最常見(jiàn)的操作系統(tǒng)（UNIX）組成結(jié)構(gòu)舌狗，向大家展示操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的大致框架。對(duì)于各種操作系統(tǒng)之間的具體差異扔水，大家可以跟下面講述的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比認(rèn)識(shí)痛侍。???
在這里，我們自己用一組簡(jiǎn)單的公式來(lái)描述操作系統(tǒng)的組成要素：
操作系統(tǒng)?=?內(nèi)核?+?系統(tǒng)程序
系統(tǒng)程序?=?編譯環(huán)境?＋?API
編譯環(huán)境?＝?編譯程序?＋?連接程序?＋?裝載程序
API??=?系統(tǒng)調(diào)用?＋?語(yǔ)言庫(kù)函數(shù)（C、C++主届、Java等等）
AUI??=??shell +?系統(tǒng)服務(wù)例程（如x服務(wù)器等）+?應(yīng)用程序(瀏覽器赵哲，字處理，編輯器等)
而整個(gè)軟件系統(tǒng)是：
軟件系統(tǒng)?=?操作系統(tǒng)?+ AUI
操作系統(tǒng)最底層的組件是內(nèi)核君丁，其上層搭建了許多系統(tǒng)軟件枫夺。
系統(tǒng)程序包括三個(gè)部分，分別是：編譯環(huán)境绘闷、應(yīng)用程序接口和用戶接口橡庞。
編譯環(huán)境包含匯編、C?等低高級(jí)語(yǔ)言編譯程序印蔗，連接程序和裝載程序扒最，這些程序負(fù)責(zé)將文本格式的程序語(yǔ)言轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器能識(shí)別和裝載的機(jī)器代碼。
應(yīng)用程序接口（API）包含內(nèi)核提供的系統(tǒng)調(diào)用接口和語(yǔ)言庫(kù)华嘹，系統(tǒng)調(diào)用是為了能讓應(yīng)用程序使用內(nèi)核服務(wù)吧趣，語(yǔ)言庫(kù)函數(shù)則是為了方便應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，所以將一些常用的基礎(chǔ)功能預(yù)先編譯以供使用除呵，比如對(duì)C語(yǔ)言來(lái)說(shuō)常用的C庫(kù)等再菊；
用戶接口(AUI)包括我們熟悉的shell、系統(tǒng)服務(wù)程序和常用的應(yīng)用程序颜曾。
這是一個(gè)典型的結(jié)構(gòu)纠拔，但不是一成不變。許多操作系統(tǒng)的發(fā)行中會(huì)有所刪減泛豪，比如應(yīng)用于嵌入式設(shè)備的系統(tǒng)稠诲，對(duì)X服務(wù)器就可能不做要求。但是像內(nèi)核诡曙、系統(tǒng)調(diào)用等要素是必不可少的臀叙。
下圖顯示了操作系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu)。
系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件是相對(duì)應(yīng)用軟件而言的价卤，應(yīng)用軟件針對(duì)最終用戶需求編寫劝萤，完成實(shí)際功能，而系統(tǒng)軟件則是為了簡(jiǎn)化應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)而存在的慎璧，比如數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為應(yīng)用軟件提供了有效的數(shù)據(jù)傳輸床嫌、存儲(chǔ)服務(wù)；還有編程語(yǔ)言的執(zhí)行環(huán)境――它由C庫(kù)實(shí)現(xiàn)――也屬于一種系統(tǒng)程序胸私，它為應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)提供了諸如I/O操作例程厌处，圖形庫(kù)，計(jì)算庫(kù)等等基礎(chǔ)服務(wù)岁疼±妫可見(jiàn)系統(tǒng)軟件范圍覆蓋很廣，只要面向的服務(wù)群體不是最終用戶的軟件都可以劃歸到系統(tǒng)軟件中來(lái)。
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