系统结构

什么是内核与操作系统？

• 内核属于操作系统，是操作系统最核心的部分，是用户和系统硬件的桥梁
• 操作系统是管理计算机系统资源的软件

内核具备什么功能？

• 管理进程、线程，具备进程调度能力
• 管理内存，决定内存分配与回收
• 管理硬件设备
• 提供系统调用。应用程序运行内核指令时，都是需要中断并陷入内核态，内核去指向

内核是怎么工作的？

计算机系统内存被划分为用户空间和内核空间，分别代表用户态和内核态。

• 用户态：应用程序可以执行一些非特权指令和访问局部内存空间
• 内核态：如果需要执行特权指令，需要由内核来完成。并且可以访问所有内存空间。

所以，一般来说，程序在用户态执行，就是指程序在用户空间执行；而程序在内核空间时，就是指内核态执行

当用户需要执行内核指令的时候，通过执行系统调用trap，然后cpu中断当前应用程序，由内核执行系统调用，完成后再次触发中断，把执行权交给用户态。

对于内核的架构一般有这三种类型：

• 宏内核，包含多个模块，整个内核像一个完整的程序；
• 微内核，有一个最小版本的内核，一些模块和服务则由用户态管理；
• 混合内核，是宏内核和微内核的结合体，内核中抽象出了微内核的概念，也就是内核中会有一个小型的内核，其他模块就在这个基础上搭建，整个内核是个完整的程序；

Linux 的内核设计是采用了宏内核，Window 的内核设计则是采用了混合内核。

这两个操作系统的可执行文件格式也不一样， Linux 可执行文件格式叫作 ELF，Windows 可执行文件格式叫作 PE。