"内核中引入-mcu工程师炼成记"
这篇资源主要涵盖了Unix/Linux系统的发展历史、核心特性、操作系统架构、内核与应用程序的关系、硬件中断处理机制以及Linux内核的实现策略。以下是对这些知识点的详细阐述:
1. Unix/Linux发展历史:
Unix/Linux系统起源于1960年代末的AT&T Bell Labs,最初由Ken Thompson和Dennis Ritchie设计。Unix系统以其简洁的系统调用接口、文件系统抽象和强大的可移植性而著名。Linux,作为开源的Unix-like系统,由Linus Torvalds在1991年创建,发展至今已形成了众多分支和发行版。
2. Unix/Linux特点:
- 简洁:Unix/Linux系统调用数量有限,这使得系统更加高效且易于理解和维护。
- 文件系统视角:一切皆文件,无论是硬件设备还是系统状态,都可以通过文件系统进行操作。
- C语言编写:使用C语言编写内核和工具,提高了可移植性和效率。
- 快速进程创建:Unix/Linux系统能够快速创建和销毁进程。
- 稳定的IPC(Inter-Process Communication)机制:提供了多种进程间通信方式,如管道、套接字、消息队列等。
3. 操作系统、内核和应用:
- 内核包括中断服务程序、调度程序、内存管理、协议栈和IPC服务等核心组件。
- 内核与应用程序之间有明显的界限,内核运行在受保护的内核空间,而应用程序则在用户空间运行。
- 系统调用是用户程序与内核交互的唯一途径,用于请求操作系统的服务。
4. 硬件中断处理:
硬件设备触发中断时,CPU暂停当前任务,切换到中断服务程序,这个过程发生在中断上下文中。中断服务程序处理完硬件请求后,控制权返回给被打断的任务。
5. Linux内核实现机制:
- 单内核架构:Linux内核是一个单一的实体,包含各种子系统,以静态二进制文件形式存在。
- 动态加载内核模块:Linux允许在运行时添加或移除内核模块,以扩展功能。
- 对称多处理(SMP):Linux支持多处理器环境,所有处理器都能执行内核代码。
- 可抢占:内核可以中断正在执行的任务,分配CPU给更高优先级的任务。
- 轻量级线程:线程在Linux中被视为进程的子实体,共享资源。
- 设备模型:Linux采用面向对象的方法处理设备,支持热插拔和用户空间设备文件系统。
6. Linux内核版本:
- 版本号偶数表示稳定版本,奇数表示开发版本。
- 获取内核源码可以通过git从官方仓库克隆,或者直接从kernel.org下载特定版本并解压。
以上内容深入浅出地介绍了Unix/Linux系统和Linux内核的基础知识,对于理解操作系统工作原理和Linux内核设计非常有帮助。对于MCU(Microcontroller Unit)工程师来说,了解这些概念有助于更好地将Linux应用于嵌入式系统。