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Linux内核运行原理图解：进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动和网络等模块协同工作。
Linux内核运行原理详解
Linux内核
Linux内核是操作系统的核心部分，负责管理硬件资源、提供系统服务、支持文件系统和网络功能等，它由多个模块组成，包括进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动等。
Linux内核主要组件
| 组件名称 | 功能描述 |
| 进程管理 | 负责进程的创建、调度和终止，确保系统资源的有效分配和使用。 |
| 内存管理 | 管理系统内存，包括物理内存和虚拟内存，确保内存的高效利用。 |
| 文件系统 | 提供对存储设备上文件的组织和管理，支持多种文件系统格式。 |
| 设备驱动 | 为各种硬件设备提供驱动程序，使操作系统能够与硬件设备进行通信。 |
Linux内核运行原理
1、启动过程：计算机加电后，BIOS/UEFI会加载Linux内核到内存中，内核首先初始化CPU、内存、中断等关键硬件设备，然后启动init进程，该进程负责进一步的系统初始化操作。
2、进程管理：Linux采用层次结构的进程管理方式，每个进程都依赖于一个父进程，内核通过进程控制块（PCB）来管理进程信息，并通过调度算法来分配CPU时间片给各个进程。
3、内存管理：Linux内核使用分页机制来管理内存，将逻辑地址空间映射到物理地址空间，内核还负责内存的分配和回收，以及页面置换等操作。
4、文件系统：Linux支持多种文件系统格式，如EXT4、FAT32等，内核通过VFS（虚拟文件系统）为上层应用提供统一的文件系统接口，使得用户程序可以透明地访问不同文件系统中的文件。
5、设备驱动：Linux内核包含了大量的设备驱动程序，用于支持各种硬件设备，当用户程序需要访问某个硬件设备时，内核会调用相应的设备驱动程序来实现数据传输和控制操作。
相关问题与解答
问题1：为什么Linux内核要将程序执行划分为用户空间和内核空间两个层次？
答案：这种划分主要是为了保护操作系统，防止应用程序的异常导致操作系统崩溃，内核空间与用户空间是程序执行的两种不同状态，通过系统调用和硬件中断能够完成从用户空间到内核空间的转移。
问题2：Linux内核在处理网络I/O时经历了哪些演变过程？
答案：Linux内核在处理网络I/O时，最初采用的是BIO（Blocking I/O）模型，即阻塞式I/O，随着技术的发展，逐渐引入了NIO（Non-blocking I/O）模型，即非阻塞式I/O，为了提高性能，内核采用了多路复用技术，可以同时处理多个I/O请求，大大提高了系统的吞吐量。
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