linux内核简介.ppt
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《linux概述》课件
软件仓库
APT使用软件仓库来存储和管理软件包。用户可以通过配 置软件仓库来添加或删除软件源，以便获取最新的软件包 版本。
安全性和稳定性
APT软件源经过严格审查，确保安全性和稳定性。同时， APT会自动处理软件包的数字签名，验证软件包的完整性 和来源。
Red Hat系列的YUM/DNF软件包管理
YUM/DNF简介
和自动补全功能，提高命
令行效率。
命令行基本操作
介绍如何在命令行中输入 命令、查看命令帮助、执 行命令等。
Linux的常用命令
01 文件操作命令
介绍如`ls`、`cp`、`mv`、 `rm`等常用文件操作命令 及其参数。
03 系统信息命令
介绍如`uname`、`df`、
`du`等获取系统信息的命
令。
06
Linux网络配置与管理
网络基础知识
IP地址
IP地址是网络中计算机的唯一标识，分为IPv4和IPv6两种 。
01
子网掩码
用于划分IP地址的网络部分和主机部分 。
02
03
默认网关
指明数据包应发送到的下一个路由器 。
常用网络命令
ping
测试与目标主机的连接状态。
ifconfig
查看和配置网络接口信息。
桌面领域
Linux桌面操作系统如Ubuntu、 Fedora等，为用户提供了一个稳定、 安全和个性化的使用环境。
物联网与嵌入式系统
Linux的小型化和定制化特性使其在 物联网设备和嵌入式系统中得到广泛 应用。
02
Linux系统基础
Linux的文件系统
01
文件类型
详细解释Linux中的文件类型， 如普通文件、目录、符号链接、 设备文件等。
Linux操作系统介绍PPT课件
网址：
7
2、RedHat Linux
RedHat Linux是由RedHat公司发行的目前应用最 广泛的Linux套件。从4.0版起便同时支持Intel、Alpha、 Sparc三种硬件平台。其所有的软件包都是以RPM （Redhat Package Manager）方式包装的，用户可以轻 松地进行软件升级，彻底卸除应用软件和系统部件。 RedHat提供一套X Window下的系统管理软件，让用户 可以在图形方式下进行增加/删除用户、改变系统设置、 安装新软件、安装打印机等系统管理方面的工作，非 常直观和方便。RedHat收集的软件包非常完整和精美， 不仅包括大量的GNU和自由软件，还包括了一些优秀 的ShareWare软
S.u.S.E. 是一个德国系统，是在欧洲大陆上使用最 广泛的Linux套件，其特点是易于安装使用，并且包含 有一些其它发行套件不具有的一些软件，例如S.u.S.E. Xserver，比Xfree86支持更多显示卡，例如最新的SIS、 MedoaGX、NeoMagic、SaX，并且S.u.S.E.是采用新软 件最多的一种发行套件，例如他们的窗口管理器就是 最新的KDE 1.0，另外在标准的S.u.S.E. 5CD的版本中 还包括850个最新的软件，随CD还有400页的使用说明 书。
3
（一）什么是Linux
简单地说，Linux是一套免费使用和自由传播的类 Unix操作系统，它主要用于基于Intel X86系列CPU的计 算机上。这个系统是由全世界各地的成千上万的程序员 设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版 权制约的、全世界都能自由使用的Unix兼容产品。
Linux的出现，最早开始于一位名叫Linus Torvalds的 计算机业余爱好者，当时他是芬兰赫尔辛基大学的学生。 他的目的是想设计一个代替Minix（是由一位名叫 Andrew Tannebaum的计算机教授编写的一个操作系统示 教程序）的操作系统，这个操作系统可用于386、486或 奔腾处理器的个人计算机上，并且具有 Unix操作系统的 全部功能，因而开始了Linux雏形的设计。
7
2、RedHat Linux
RedHat Linux是由RedHat公司发行的目前应用最 广泛的Linux套件。从4.0版起便同时支持Intel、Alpha、 Sparc三种硬件平台。其所有的软件包都是以RPM （Redhat Package Manager）方式包装的，用户可以轻 松地进行软件升级，彻底卸除应用软件和系统部件。 RedHat提供一套X Window下的系统管理软件，让用户 可以在图形方式下进行增加/删除用户、改变系统设置、 安装新软件、安装打印机等系统管理方面的工作，非 常直观和方便。RedHat收集的软件包非常完整和精美， 不仅包括大量的GNU和自由软件，还包括了一些优秀 的ShareWare软
S.u.S.E. 是一个德国系统，是在欧洲大陆上使用最 广泛的Linux套件，其特点是易于安装使用，并且包含 有一些其它发行套件不具有的一些软件，例如S.u.S.E. Xserver，比Xfree86支持更多显示卡，例如最新的SIS、 MedoaGX、NeoMagic、SaX，并且S.u.S.E.是采用新软 件最多的一种发行套件，例如他们的窗口管理器就是 最新的KDE 1.0，另外在标准的S.u.S.E. 5CD的版本中 还包括850个最新的软件，随CD还有400页的使用说明 书。
3
（一）什么是Linux
简单地说，Linux是一套免费使用和自由传播的类 Unix操作系统，它主要用于基于Intel X86系列CPU的计 算机上。这个系统是由全世界各地的成千上万的程序员 设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版 权制约的、全世界都能自由使用的Unix兼容产品。
Linux的出现，最早开始于一位名叫Linus Torvalds的 计算机业余爱好者，当时他是芬兰赫尔辛基大学的学生。 他的目的是想设计一个代替Minix（是由一位名叫 Andrew Tannebaum的计算机教授编写的一个操作系统示 教程序）的操作系统，这个操作系统可用于386、486或 奔腾处理器的个人计算机上，并且具有 Unix操作系统的 全部功能，因而开始了Linux雏形的设计。
第1章第1讲 linux简介PPT课件
文件结构和实用工具。
1. Linux内核
2. Linux Shell 3. Linux文件结构
文件结构是文件存放在磁盘等存储设备 上的组织方法
4. Linux实用工具 一般来将，实用工具可分三类: （1）编辑器：用于编辑文件。 （2）过滤器：用于接收数据并过滤数据。 （3）交互程序：允许用户发送信息或接收
所谓GNU（General Public License, ） ，是Stallman在1984年提出的一个计划 ，它的思想是“源代码共享，思想共享”， 。
1.1.2 Linux的特点 1. 自由与开放 2. 配置要求低廉 3. 功能强大而稳定 4. 独立工作
1.1.3 Linux操作系统的架构 Linux一般有四个主要部分：内核、Shell、
1984:GNU与FSF计划的成立 GNU:Stallman建立一个自由开放的UNIX系统 GPL:通用公共许可证 获取软件源代码 复制 修改 再发行 回馈 不能修改授权 不能单纯销售
GPL好处： 软件安全性好 软件执行性能好 软件除错时间短 贡献的源代码永远存在
Torvalds在Minix基础上编写与unix兼容的操作 系统
来自其他用户的信息
切换X Window与命令模式 Ctrl+Alt+F1~F7 开始执行命令 ls –al date cal bc
为方便学习与使用课件内容， 课件可以在下载后自由调整
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
第一章 linux入门及安装
1.1 Linux入门 1.1.1 什么是Linux Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix
1. Linux内核
2. Linux Shell 3. Linux文件结构
文件结构是文件存放在磁盘等存储设备 上的组织方法
4. Linux实用工具 一般来将，实用工具可分三类: （1）编辑器：用于编辑文件。 （2）过滤器：用于接收数据并过滤数据。 （3）交互程序：允许用户发送信息或接收
所谓GNU（General Public License, ） ，是Stallman在1984年提出的一个计划 ，它的思想是“源代码共享，思想共享”， 。
1.1.2 Linux的特点 1. 自由与开放 2. 配置要求低廉 3. 功能强大而稳定 4. 独立工作
1.1.3 Linux操作系统的架构 Linux一般有四个主要部分：内核、Shell、
1984:GNU与FSF计划的成立 GNU:Stallman建立一个自由开放的UNIX系统 GPL:通用公共许可证 获取软件源代码 复制 修改 再发行 回馈 不能修改授权 不能单纯销售
GPL好处： 软件安全性好 软件执行性能好 软件除错时间短 贡献的源代码永远存在
Torvalds在Minix基础上编写与unix兼容的操作 系统
来自其他用户的信息
切换X Window与命令模式 Ctrl+Alt+F1~F7 开始执行命令 ls –al date cal bc
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Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
第一章 linux入门及安装
1.1 Linux入门 1.1.1 什么是Linux Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix
Linux内核.ppt
行交互操作的一种接口。
❖ LINUX文件系统: Linux文件系统是文件存放在磁盘等存储设
备上的组织方法。Linux能支持多种目前浒的文件系统，如EXT2、EXT3、 FAT、VFAT、ISO9660、NFS、SMB等。
❖ LINUX应用系统：标准的Linux系统都有一整套称为应
用程序的程序集，包括文本编辑器、编程语言、X Window、 办公套件、Internet工具、数据库等。
❖GNU 软件和派生工作均适用 GNU 通用公共许 可证，即 GPL（General Public License ）
❖Linux的开发使用了众多的GUN工具
<>
GPL－开源软件的法律
❖GPL 允许软件作者拥有软件版权 ❖但GPL规定授予其他任何人以合法复
制、发行和修改软件的权利。
<>
2. Linux系统的主要特点
内核模块的能力
所有模块全部运行在内核态，直接调用函数，无需消息传递 支持多称多处理SMP机制
讲究效率的单模块操作系统
进程管理
内存管理
设备管理
文件管理
模块之间可以互相调用的单模块结构 <>
讲究效率的单模块操作系统
❖模块之间直接调用函数，除了函数调用 的开销外，没有额外开销。 ❖庞大的操作系统有数以千计的函数 ❖复杂的调用关系势必导致操作系统维护 的困难
个平台使它仍然能按其自身的方式运行的能力。Linux是一种可 移植的操作系统，能够在从微型计算机到大型计算机的任何环境 中和任何平台上运行。
3. LINUX的组成
❖ LINUX的内核：内核是系统的核心，是运行程序和管理
像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序。
❖ LINUX SHELL: Shell是系统的用户界面，提供了用户与内核进
❖ LINUX文件系统: Linux文件系统是文件存放在磁盘等存储设
备上的组织方法。Linux能支持多种目前浒的文件系统，如EXT2、EXT3、 FAT、VFAT、ISO9660、NFS、SMB等。
❖ LINUX应用系统：标准的Linux系统都有一整套称为应
用程序的程序集，包括文本编辑器、编程语言、X Window、 办公套件、Internet工具、数据库等。
❖GNU 软件和派生工作均适用 GNU 通用公共许 可证，即 GPL（General Public License ）
❖Linux的开发使用了众多的GUN工具
<>
GPL－开源软件的法律
❖GPL 允许软件作者拥有软件版权 ❖但GPL规定授予其他任何人以合法复
制、发行和修改软件的权利。
<>
2. Linux系统的主要特点
内核模块的能力
所有模块全部运行在内核态，直接调用函数，无需消息传递 支持多称多处理SMP机制
讲究效率的单模块操作系统
进程管理
内存管理
设备管理
文件管理
模块之间可以互相调用的单模块结构 <>
讲究效率的单模块操作系统
❖模块之间直接调用函数，除了函数调用 的开销外，没有额外开销。 ❖庞大的操作系统有数以千计的函数 ❖复杂的调用关系势必导致操作系统维护 的困难
个平台使它仍然能按其自身的方式运行的能力。Linux是一种可 移植的操作系统，能够在从微型计算机到大型计算机的任何环境 中和任何平台上运行。
3. LINUX的组成
❖ LINUX的内核：内核是系统的核心，是运行程序和管理
像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序。
❖ LINUX SHELL: Shell是系统的用户界面，提供了用户与内核进
《Linux基础及应用教程》课件第10章 Linux内核机制
1．Bottom Half处理
系统内核中可以有多达32个不同的bottom half 处理程序。bh _ base中保存着指向每一 个bottom half处理程序的指针。
2．任务队列
任务队列是系统内核将任务推迟到以后再 做的方法。Linux系统有一个机制可以把任务 放入到队列中等待以后处理。
3．计时器
10.1 Linux内核简介
10.1.1 Linux内核的地位 Linux操作系统由4个主要的子系统所组成： • 1）用户应用程序：在某个特定的Linux系统上运行的应用程序集
合，它将随着该计算机系统的用途不同而有所变化，但一般会包 括文字处理应用程序和Web浏览器。 • 2）O/S服务：这些服务一般认为是操作系统的一部分（命令外 壳程序等）。
3．把增加的 sys_call_table 表项所对应的向量,在 include/asm-386/unistd.h 中进行必要声明，以供用 户进程和其他系统进程查询或调用：
增加后的部分 /usr/src/linux/include/asm386/unistd.h 文件如下：
... ... #define __NR_sendfile 187 #define __NR_getpmsg 188 #define __NR_putpmsg 189 #define __NR_vfork 190 /* add by I */ #define __NR_addtotal 191
修改后为：
... ... .long SYMBOL_NAME(sys_sendfile) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams1 */ .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams2 */ .long SYMBOL_NAME(sys_vfork) /* 190 */ /* add by I */ .long SYMBOL_NAME(sys_addtotal) .rept NR_syscalls-191 .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) .endr
系统内核中可以有多达32个不同的bottom half 处理程序。bh _ base中保存着指向每一 个bottom half处理程序的指针。
2．任务队列
任务队列是系统内核将任务推迟到以后再 做的方法。Linux系统有一个机制可以把任务 放入到队列中等待以后处理。
3．计时器
10.1 Linux内核简介
10.1.1 Linux内核的地位 Linux操作系统由4个主要的子系统所组成： • 1）用户应用程序：在某个特定的Linux系统上运行的应用程序集
合，它将随着该计算机系统的用途不同而有所变化，但一般会包 括文字处理应用程序和Web浏览器。 • 2）O/S服务：这些服务一般认为是操作系统的一部分（命令外 壳程序等）。
3．把增加的 sys_call_table 表项所对应的向量,在 include/asm-386/unistd.h 中进行必要声明，以供用 户进程和其他系统进程查询或调用：
增加后的部分 /usr/src/linux/include/asm386/unistd.h 文件如下：
... ... #define __NR_sendfile 187 #define __NR_getpmsg 188 #define __NR_putpmsg 189 #define __NR_vfork 190 /* add by I */ #define __NR_addtotal 191
修改后为：
... ... .long SYMBOL_NAME(sys_sendfile) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams1 */ .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams2 */ .long SYMBOL_NAME(sys_vfork) /* 190 */ /* add by I */ .long SYMBOL_NAME(sys_addtotal) .rept NR_syscalls-191 .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) .endr
第二章-Linux内核及内核编程分析课件
快，更稳定，并一般会修复老版本中的bug 。 • 经常性地选择升级更新的系统内核是Linux使用者的必要操作内容。 • 编译适合自己的内核，将不需要的功能不要编译进内核，以免增加被
系统攻击者利用的漏洞。
Linux内核及编程
Linux内核编译
Linux内核的获取和更新
• linux内核版本发布的官方网站http:// 。 • 发布形式：一种是full/Source 版本，另外一种是patch文件，即补丁。 • 完整内核版本较大，一般是tar.gz或者是.bz2文件，二者分别是使用
Linux内核源代码目录结构
• arch：和硬件体系结构相关的代码，每种平台占一个相应目录。 • drivers：设备驱动程序，每个不同驱动占用一个子目录。 • fs：支持的各种文件系统，如EXT、FAT、NTFS、JFFS2。 • block：块设备驱动程序I/O调度。 • include：与系统相关的头文件放在include/linux下。 • init：内核初始化代码。 • kernel：内核最核心部分，和平台相关的一部分放在arch/*/kernel • mm:内存管理代码，和平台相关的一部分放在arch/*/mm • scripts:用于配置内核的脚本文件。 • usr：实现了用于打包和压缩的cpio等。
FORLINX_linux-2.6.36.2.tar.gz 。 • 文件解压到/usr/src/linux目录，然后稍作修改。 mv linux linux-2.6.5;
ln -s linux-2.6.5 linux。（可选）
Linux内核及编程
Linux内核编译步骤
• 通常要运行的第一个命令是： cd /usr/src/linux 。 • make mrproper :该命令确保源代码目录下没有不正确的.ko文件以及
系统攻击者利用的漏洞。
Linux内核及编程
Linux内核编译
Linux内核的获取和更新
• linux内核版本发布的官方网站http:// 。 • 发布形式：一种是full/Source 版本，另外一种是patch文件，即补丁。 • 完整内核版本较大，一般是tar.gz或者是.bz2文件，二者分别是使用
Linux内核源代码目录结构
• arch：和硬件体系结构相关的代码，每种平台占一个相应目录。 • drivers：设备驱动程序，每个不同驱动占用一个子目录。 • fs：支持的各种文件系统，如EXT、FAT、NTFS、JFFS2。 • block：块设备驱动程序I/O调度。 • include：与系统相关的头文件放在include/linux下。 • init：内核初始化代码。 • kernel：内核最核心部分，和平台相关的一部分放在arch/*/kernel • mm:内存管理代码，和平台相关的一部分放在arch/*/mm • scripts:用于配置内核的脚本文件。 • usr：实现了用于打包和压缩的cpio等。
FORLINX_linux-2.6.36.2.tar.gz 。 • 文件解压到/usr/src/linux目录，然后稍作修改。 mv linux linux-2.6.5;
ln -s linux-2.6.5 linux。（可选）
Linux内核及编程
Linux内核编译步骤
• 通常要运行的第一个命令是： cd /usr/src/linux 。 • make mrproper :该命令确保源代码目录下没有不正确的.ko文件以及
Linux操作系统概述幻灯片PPT
Choose Language选择简体中文
20.点击右边的按钮 Details，做如下的选择，将Use UTF-8 Encoding 前的 勾去掉
21.然后从当前图形界面中logout。重新登陆，系统语言将变成中文。 22.end
谢谢大家
▪ 根据提示操作，继续安装。中间可能会出现如：不能用图形方式安
装等提示，点OK即可。
SuSE Linux Enterprise Server 9.0安装手册
1用SUSE LINUX Enterprise Server 9 SP3 CD1 引导系统，当出现 boot: install 回车。 2承受license协议
大小
PPC PReP Boot 64MB
swap
2GB
/dev/sda3
20GB
/dev/sda4
all
备注 启动分区 交换分区 数据分区 根分区
5.安装系统软件包选择全部
6.选择开场安装
7.根据系统提示更换安装盘 8.安装完成后，机器重启，然后再进展安装后的配置。 首先设置root用户的密码
→按中间键直到出现“02〞 →按左边/右边的键出现“08〞 →按中间键
出现“A180＊＊〞→按左边键出现“08〞→按住中间键不放→出现“08
00〞即可放手→出现数字变化，证明已经开场关机。
在OPENPOWER上安装SUSE LINUX
▪ 开机后按系统提示，选择“1.SMS〞进入系统管理界面→根据提示
Linux操作系统概述幻灯片 PPT
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linux操作系统讲解PPT课件
安装其他软件：可以根据 需要安装其他软件或工具， 以完成Linux操作系统的网络设置
基本配置：包括用户名、主机名、域名等
网络设置：包括IP地址、网关、DNS等
Linux操作系统的软件包管理和升级
常 见 的 软 件 包 管 理 工 具 ： apt 、 yu m 、dnf 等 软件包查询：apt-cache search <关键词>、yum list <软件包名>等 软件包安装：apt-get install <软件包名>、yum install <软件包名>等 软 件 包 升 级 ：apt- get update & & apt- get upg rade、 yum update等
Telnet： 一种 用 于网络远程登录 的标准协议，常 用于测试网络连 接
Linux操作系统的多媒体播放器和图形界面
多媒体播放器：VLC、 MPlayer等
图形界面：GNOME、KDE 等
Linux操作系统的安 全性和稳定性
Linux操作系统的用户管理和权限控制
用 户 管 理 ： L inux 操 作 系 统 提 供 了 用 户 管 理 功 能 ， 可 以 创 建 、 删 除 、 修 改 用 户 账 户 和 组 账 户 ， 对用户和组进行权限管理。
Linux操作系统的安 装和配置
Linux操作系统的安装步骤和注意事项
准备安装介质：选择合 适的Linux发行版，并准
备安装光盘或U盘。
启动计算机：将安装介质 插入计算机，重启并进入 BIOS设置，选择从安装介
质启动。
选择安装选项：在安装过 程中，选择合适的安装选 项，如语言、时区、键盘
布局等。
《说课稿LINUX》课件
01
02
On 组成部分 on
on vis on``theOn
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1
2
3
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使用logrotate、grep、awk等工具，对日志进行分析、过滤和汇总。
定期对日志进行归档和备份，确保日志数据的安全性和完整性。
根据系统的重要程度和数据量大小，制定合适的备份策略，如全量备份、增量备份等。
备份策略制定
选择适合的备份工具，如tar、rsync、dd等，进行数据备份。
备份工具选择
选择可靠的存储介质，如硬盘、云存储等，确保备份数据的安全性。
网络测试命令
ping, traceroute, dig, nslookup, host, nc (netcat)
Linux系统管理和维护
通过命令行工具如top、htop等，实时查看CPU、内存、磁盘等资源的使用情况。
系统资源使用情况监控
linux内核完全注释一PPT课件
Linux：开放的操作系统
是一个UNIX操作系统的克隆，可以免费使 用，遵循GPL声明，可以自由修改和传播。 Linux包含了人们希望操作系统拥有的所 有功能特性，这些功能包括真正的多任务、 虚拟内存、世界上最快的TCP/IP驱动程序、 共享库和多用户支持。
现在是个人计算机和工作站上的UNIX类操 作系统。它不仅继承了UNIX的特征，而且 在许多方面超过了UNIX。
单内核例子
Linux
微内核优点
内核简单 可移值性好
微内核缺点
开销大
微内核例x简介 Linux的历史与现状
Linux之父
Linus Torvalds（林纳 斯·托瓦兹，1969年12 月28日生 ）
毕业与芬兰赫尔辛基大 学计算机科学系，大学 二年级时编写Linux
设备管理
内 核
行在内核模式中
模 式
应用程序与内核模块、
内核模块间的通信是通
过函数调用实现的
硬件
操作系统内核体系结构——微内核
应用程序 设备服务器 文件服务器 IPC、进程管理、内存管理 硬件
用 内核仅包含一些最
户 模
基本功能，运行在
式 内核模式下
其它操作系统功能
内 以服务器的形式提
核 模
批处理操作系统 串行，非交互
单任务单用户操作系统 串行，交互 Dos
多任务单用户操作系统 并行，交互 Windows 98
多任务多用户操作系统 并行，交互，分时共享 Unix、Linux、Windows XP
实时操作系统 并行，响应时间短，容错性 强 嵌入式Linux
供，运行在用户模
式 式下
相关主题
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API和系统调用完全不同：
–API只是一个函数定义 –系统调用通过“软中断”向内核发出一个明确
的请求
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
10
系统调用图解 用户态
内核态
系统调用 1
系统调用 返回
2
trap 0
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
中断的概念，终端 控制台设备驱动
Shell程序分析输入参 数，确定这是ls命令
什么是shell？
终端解释程序
什么是系统调用？
内核态用户态相关问 题，内存保护
调用系统调用fork生成 一个shell本身的拷贝
调用exec系统调用将ls 的可执行文件装入内存
从系统调用返回
Shell和ls都得以执行
系统调用是怎 么实现的？
3
Linux 基本概念
• 系统调用 • 内存管理 • 进程管理 • 虚拟文件系统（VFS） • 信号机制 • 内核初始化过程
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
4
➢ 提纲
• 用户态和内核态 • 系统调用意义 • 系统调用方法
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
Memory manager Signal 。。。
File systems Process management Device drivers Net work
Kernel interface to the hardware
Terminal controllers Terminals
Device controllers Memory controllers
movi r1, 45 trap 0 …
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
12
• 系统调用 • 内存管理 • 进程管理 • 文件系统 • 信号机制 • 内核初始化过程
Linux 基本概念
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
13
➢ 提纲
软中断、异常的概念
fork是什么？ 为什么要调用fork？
进程的描述，进程的 创建。COW技术
内存管理模块，进程的地址空间， 分页机制，文件系统
如何做到正确的返回？
堆栈的维护，寄存 器的保存与恢复
进程的调度，运行队列 等待队列的维护
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
学习LINUX内核
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
1
一个典型的Linux操作系统的结构
(the users)
Shells and commands Compilers and interpreters
System libraries
System-call interface to the kernel
11
Linux 2.6 提供了300多个系统调用，用户可以 通过这些系统调用，及它们的组合实现对设备 的操作。
通常，应用程序开发并不直接和系统调用打交 道，而是用C库提供的一层包装函数。
如，malloc() sbrk() sys_brk 内核函数 sys_brk 是45号系统调用, C库中它的系统调用方 式可能是： …
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
6
❖区分用户态和内核态目的在于安全考虑：
➢禁止用户程序和底层硬件直接打交道 (最简单的例子，如果用户程序往硬件控
制寄存器写入不恰当的值，可能导致硬件 无法正常工作)
➢禁止用户程序访问任意的物理内存 (否则可能会破坏其他程序的正常执行，
• 虚拟内存 • 虚拟内存到物理内存映射方法 • 物理内存和虚拟空间的管理 • 页面异常处理 • 页面交换策略 • slab分配器 • ioremap
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
14
虚拟内存
物理内存有限，是一种稀缺资源 32位系统中，每个进程独立的占有4G虚拟空间。 虚拟内存优势：
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo为用户态进程与硬件设备进行交互提 供了一组接口——系统调用 – 把用户从底层的硬件编程中解放出来 – 极大的提高了系统的安全性 – 使用户程序具有可移植性
基于ckcore的Linux kernel使用“trap 0”指 令进行系统调用
如果对内核所在的地址空间写入数据的话 ，会导致系统崩溃)
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
7
用户程序如何同设备打交道？
例如，用户需通过网卡发送数据
硬件被linux 内核隔离，只能通过内核实现。 不可能直接调用操作系统的函数：不可行，也不
安全。
➢ Linux提供的解决方法：系统调用
➢用户程序开发方便 ➢保护内核不受恶意或者无意的破坏 ➢隔离各个用户进程
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
Disks and tapes
Physical memory
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
用户应用程序
Shell，lib System call
Kernel implementation 对硬件资 源的管理
2
最简单也是最复杂的操作
在控制台下输入ls命令
为什么我们敲击键盘 就会在终端上显示？
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
9
系统调用过程：
执行陷阱异常指令trap 0 进入异常后，处理器PSR最高位被硬件置1，实现
普通用户 到 特权用户 的转变 根据系统调用号（r1传入），调用相应函数，满
足用户需求 系统调用返回，重新回到用户态，用户获得资源。
5
用户态和内核态
（CPU：ckcore）
内核态
用户态
标志
PSR最高位1 PSR最高位0
运行指令
无限制
特权指令不可执行
地址空间(MMU) 0~4G可访问 0~2G可访问
Ckcore的特权指令有：MFCR、MTCR、PSRSET、 PSRCLR、RFI、RTE、STOP、WAIT、DOZE
这里所说的地址空间是虚拟地址而不是物理地址
–API只是一个函数定义 –系统调用通过“软中断”向内核发出一个明确
的请求
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
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系统调用图解 用户态
内核态
系统调用 1
系统调用 返回
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trap 0
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
中断的概念，终端 控制台设备驱动
Shell程序分析输入参 数，确定这是ls命令
什么是shell？
终端解释程序
什么是系统调用？
内核态用户态相关问 题，内存保护
调用系统调用fork生成 一个shell本身的拷贝
调用exec系统调用将ls 的可执行文件装入内存
从系统调用返回
Shell和ls都得以执行
系统调用是怎 么实现的？
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Linux 基本概念
• 系统调用 • 内存管理 • 进程管理 • 虚拟文件系统（VFS） • 信号机制 • 内核初始化过程
2020年2月10日
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➢ 提纲
• 用户态和内核态 • 系统调用意义 • 系统调用方法
2020年2月10日
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Memory manager Signal 。。。
File systems Process management Device drivers Net work
Kernel interface to the hardware
Terminal controllers Terminals
Device controllers Memory controllers
movi r1, 45 trap 0 …
2020年2月10日
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• 系统调用 • 内存管理 • 进程管理 • 文件系统 • 信号机制 • 内核初始化过程
Linux 基本概念
2020年2月10日
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➢ 提纲
软中断、异常的概念
fork是什么？ 为什么要调用fork？
进程的描述，进程的 创建。COW技术
内存管理模块，进程的地址空间， 分页机制，文件系统
如何做到正确的返回？
堆栈的维护，寄存 器的保存与恢复
进程的调度，运行队列 等待队列的维护
2020年2月10日
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学习LINUX内核
2020年2月10日
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一个典型的Linux操作系统的结构
(the users)
Shells and commands Compilers and interpreters
System libraries
System-call interface to the kernel
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Linux 2.6 提供了300多个系统调用，用户可以 通过这些系统调用，及它们的组合实现对设备 的操作。
通常，应用程序开发并不直接和系统调用打交 道，而是用C库提供的一层包装函数。
如，malloc() sbrk() sys_brk 内核函数 sys_brk 是45号系统调用, C库中它的系统调用方 式可能是： …
2020年2月10日
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❖区分用户态和内核态目的在于安全考虑：
➢禁止用户程序和底层硬件直接打交道 (最简单的例子，如果用户程序往硬件控
制寄存器写入不恰当的值，可能导致硬件 无法正常工作)
➢禁止用户程序访问任意的物理内存 (否则可能会破坏其他程序的正常执行，
• 虚拟内存 • 虚拟内存到物理内存映射方法 • 物理内存和虚拟空间的管理 • 页面异常处理 • 页面交换策略 • slab分配器 • ioremap
2020年2月10日
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虚拟内存
物理内存有限，是一种稀缺资源 32位系统中，每个进程独立的占有4G虚拟空间。 虚拟内存优势：
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo为用户态进程与硬件设备进行交互提 供了一组接口——系统调用 – 把用户从底层的硬件编程中解放出来 – 极大的提高了系统的安全性 – 使用户程序具有可移植性
基于ckcore的Linux kernel使用“trap 0”指 令进行系统调用
如果对内核所在的地址空间写入数据的话 ，会导致系统崩溃)
2020年2月10日
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用户程序如何同设备打交道？
例如，用户需通过网卡发送数据
硬件被linux 内核隔离，只能通过内核实现。 不可能直接调用操作系统的函数：不可行，也不
安全。
➢ Linux提供的解决方法：系统调用
➢用户程序开发方便 ➢保护内核不受恶意或者无意的破坏 ➢隔离各个用户进程
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
Disks and tapes
Physical memory
2020年2月10日
东华大学计算机科学与技术学院 by XinLuo
用户应用程序
Shell，lib System call
Kernel implementation 对硬件资 源的管理
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最简单也是最复杂的操作
在控制台下输入ls命令
为什么我们敲击键盘 就会在终端上显示？
2020年2月10日
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系统调用过程：
执行陷阱异常指令trap 0 进入异常后，处理器PSR最高位被硬件置1，实现
普通用户 到 特权用户 的转变 根据系统调用号（r1传入），调用相应函数，满
足用户需求 系统调用返回，重新回到用户态，用户获得资源。
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用户态和内核态
（CPU：ckcore）
内核态
用户态
标志
PSR最高位1 PSR最高位0
运行指令
无限制
特权指令不可执行
地址空间(MMU) 0~4G可访问 0~2G可访问
Ckcore的特权指令有：MFCR、MTCR、PSRSET、 PSRCLR、RFI、RTE、STOP、WAIT、DOZE
这里所说的地址空间是虚拟地址而不是物理地址