Linux内核的子系统有哪些？Linux内核的优缺点是什么？

内核是操作系统的主要部分，它可以同时运行多个进程，并且不会因资源不足而导致系统崩溃。Linux 是能够处理复杂应用程序的稳定操作系统之一，适用于创建复杂架构。Linux 有一个内核，它被称为 Linux 操作系统的核心，它可以完全控制 Linux 系统中的所有内容。内核被认为是在引导加载程序加载之前将在 Linux 系统上加载的首批程序之一。如果您是 Linux 新手并且不了解引导加载程序，那么它是一种将加载和启动 Linux 操作系统的加载时间进程的程序。每当您启动系统或启动系统时，它都有助于在计算机内存中加载操作系统。

如果您有基本的计算机背景，那么您必须熟悉“启动”系统这一术语。这是引导加载程序将转换指令以处理 CPU 数据的步骤。引导加载程序能够处理内存和其他外围设备，如键盘、显示器等。

内核的工作

内核充当系统上运行的应用程序、CPU、内存和连接到系统的设备之间的屏障。它被称为计算机硬件与正在运行的进程或应用程序之间的接口。Linux 内核是免费和开源的，以及类 Unix 操作系统内核。

• 创建 Linux 系统基础的硬件或物理机器由内存 (RAM)、处理器或中央处理单元 (CPU) 以及输入/输出 (I/O) 设备（如 存储、 网络和图形）组成. CPU 将执行所需的计算，读取数据并将数据写入内存。
• Linux内核也被称为Linux OS的核心程序。主软件驻留在系统内存中，并指导 CPU 执行什么任务。
• 用户进程是由系统内核管理的正在运行的程序。用户进程创建主用户空间。内核让这些进程相互建立连接。

系统将在内核模式或用户模式下在 CPU 上运行各种任务。在内核模式下运行的代码仅限于使用硬件，而在用户模式下运行的代码仅限于使用 CPU 和内存。这种类型的区别也适用于记忆。

Linux内核的子系统

我们在下面提到了 Linux 内核的主要核心子系统。它们是进程调度器、虚拟文件系统、内存管理单元、网络单元和进程间通信单元。在本文中，我们将仅详细关注 Linux 内核的三个主要子系统。让我们看看这三个核心子系统的详细功能。

进程调度器：这是内核的主要子系统，因为它负责在通道中的所有进程或应用程序之间分配 CPU 时间和资源。任何正在运行的进程都不会缺少 CPU 资源，并允许多个应用程序同时运行，而不会因另一个应用程序而影响一个应用程序的性能。PS：查看2022 年最佳服务器 CPU 处理器的建议。

内存管理单元：该内核子系统负责管理内存并确保内存在系统上运行的所有资源、进程和应用程序之间的正确分配，因此它们不会因为内存不足或在内核模式下抛出“内存不足”等错误而崩溃”。

虚拟文件系统：这是内核子系统，负责为计算机上所有可用的文件系统提供平等的接口，并允许它们访问这些文件系统上存在的存储数据。

Linux内核的优点

以下是使用 Linux 内核的一些优点。

• 由于软件的参与较少，因此它被认为工作得更快。
• 内核是一个小软件；因此，就源代码和编译形式而言，它更小。
• 由于其体积和代码小，它往往具有较少的错误，因此出现任何与安全相关的问题的可能性较小。
• 它是一个完全在单一地址空间内运行的单一进程。
• 它有助于在 Linux 系统上运行的所有进程中管理系统的所有资源。

内核的缺点

以下是内核的一些陷阱；其中一些在下面提到。

• 由于内核子系统之间存在依赖关系，如果设备驱动程序出现错误，可能会导致整个系统崩溃。
• 如果内核的大小很大，管理它就变得很困难。
• 为了向 Linux 系统添加任何新服务，您需要对操作系统进行整体修改。

单片内核

在单体内核中完成的大部分工作都是通过系统调用完成的。正在运行的程序通过系统调用与操作系统交互。每当程序想要与操作系统内核交互时，它都需要发出系统调用请求。系统调用将使用应用程序接口 (API) 向请求的应用程序提供操作系统的服务。

单片内核与微内核有何不同

两者的显着区别在于系统调用和内核空间。我们已经提到了单体内核和微内核之间的一些显着差异。主要区别在于微内核在不同的空间中实现用户和内核服务。相比之下，单片内核在单个地址空间中使用这两种服务。

• 微内核的大小很小，因为与内核相关的服务和任务将只运行内核服务。相比之下，单片内核的大小与微内核相比要大，因为单片内核和用户服务都在相同的地址空间中运行。
• 单片内核的处理速度很快，因为系统调用用于建立应用程序和底层硬件之间的通信。虽然与单片内核相比，微内核处理速度较慢，但​​通信是使用正在运行的应用程序和底层硬件之间传递的消息完成的。
• 如果您想添加任何新服务，您可以轻松扩展微内核，因为该服务将被添加到与内核空间完全隔离的用户地址空间。因此无需修改内核。另一方面，扩展单片内核很困难，因为添加任何新服务都需要您更改整个内核空间。
• 从安全的角度来看，微内核更安全，就像任何正在运行的服务发生故障一样，不会对操作系统造成影响。而另一方面，单体的安全性较低，因为如果出现任何服务故障，整个单体系统都会受到影响。
• 在设计内核时，单片内核很容易设计，因为它需要的代码更少，而另一方面，微内核的设计很复杂，因为它需要冗长的代码，可能会导致更多的错误。

什么是内核空间？

Linux系统可以将内存空间划分为两个区域——内核空间和用户空间。内核空间是内核执行各种任务并向系统提供服务的独立空间。

结论

内核是操作系统的主要部分，它使得同时运行多个进程成为可能，并且不会因运行资源不足而导致系统崩溃。它有助于管理每个进程的工作并帮助它们与底层硬件进行交互。内核有两种类型——单片内核和微内核。如今，各种公司都在利用这两种内核的综合优势来实现系统的最佳性能和生产力。