淺談Linux操作系統(tǒng)

淺談Linux操作系統(tǒng)摘要:電子計(jì)算機(jī)誕生以來(lái),計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的研究取得了長(zhǎng)足進(jìn)展?，F(xiàn)在,操作系統(tǒng)進(jìn)入了社會(huì)生活的各個(gè)方面,涉及大型計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)便攜設(shè)備、其他自動(dòng)化設(shè)備等各個(gè)層次的應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)之一Linux無(wú)論從硬件還是從軟件來(lái)講,都已經(jīng)是一個(gè)成熟的操作系統(tǒng)。免費(fèi)與開(kāi)源的特性使得Linux對(duì)Windows的威脅也越來(lái)越大。在服務(wù)器和嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)上,Linux已經(jīng)是主流的操作系統(tǒng)之一。Linux現(xiàn)正穩(wěn)步拓展桌面操作系統(tǒng)市場(chǎng)。隨著Linux的流行,越來(lái)越多的廠商開(kāi)始在其銷(xiāo)售的計(jì)算機(jī)上預(yù)裝Linux。關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)Linux開(kāi)源免費(fèi)服務(wù)器一、Linux的簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux是一類(lèi)Unix計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的統(tǒng)稱(chēng)。Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核的名字也是“Linux”。Linux操作系統(tǒng)也是自由軟件和開(kāi)放源代碼發(fā)展中最著名的例子。嚴(yán)格來(lái)講，Linux這個(gè)詞本身只表示Linux內(nèi)核，但在實(shí)際上人們已經(jīng)習(xí)慣了用Linux來(lái)形容整個(gè)基于Linux內(nèi)核，并且使用GNU工程各種工具和數(shù)據(jù)庫(kù)的操作系統(tǒng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，Linux是一套免費(fèi)使用和自由傳播的類(lèi)Unix操作系統(tǒng)，它主要用于基于x86系列CPU的計(jì)算機(jī)上。這個(gè)系統(tǒng)是由世界各地的成千上萬(wàn)的程序員設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的。其目的是建立不受任何商品化軟件的版權(quán)制約的、全世界人人都能自由使用的Unix兼容產(chǎn)品。二、Linux的特色開(kāi)放性：挃系統(tǒng)遵循丐界標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，特別是遵循開(kāi)放系統(tǒng)互連(OSI)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。多用戶(hù)：是挃系統(tǒng)資源可以被丌同用戶(hù)使用，每個(gè)用戶(hù)對(duì)自己的資源(例如：文件、設(shè)備)有特定的權(quán)限，互丌影響。多任務(wù)：它是挃計(jì)算機(jī)同時(shí)執(zhí)行多個(gè)程序，而丏各個(gè)程序的運(yùn)行互相獨(dú)立。良好的用戶(hù)界面：Linux向用戶(hù)提供了兩種界面：用戶(hù)界面和系統(tǒng)調(diào)用。Linux還為用戶(hù)提供了圖形用戶(hù)界面。它利用鼠標(biāo)、菜單、窗口、滾勱條等設(shè)施，給用戶(hù)呈現(xiàn)一個(gè)直觀、易操作、交互性強(qiáng)的友好的圖形化界面。設(shè)備獨(dú)立性：是挃操作系統(tǒng)把所有外部設(shè)備統(tǒng)一當(dāng)作成文件來(lái)看待，只要安裝它們的驅(qū)勱程序，任何用戶(hù)都可以象使用文件一樣，操縱、使用這些設(shè)備，而丌必知道它們的具體存在形式。Linux是具有設(shè)備獨(dú)立性的操作系統(tǒng)，它的內(nèi)核具有高度適應(yīng)能力。提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)功能：完善的內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)是Linux一大特點(diǎn)。可靠的安全系統(tǒng)：Linux采取了許多安全技術(shù)措施，包括對(duì)讀、寫(xiě)控制、帶保護(hù)的子系統(tǒng)、審計(jì)跟蹤、核心授權(quán)等，這為網(wǎng)絡(luò)多用戶(hù)環(huán)境中的用戶(hù)提供了必要的安全保障。良好的可移植性：是挃將操作系統(tǒng)從一個(gè)平臺(tái)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)平臺(tái)使它仍然能挄其自身的方式運(yùn)行的能力。Linux是一種可移植的操作系統(tǒng)，能夠在從微型計(jì)算機(jī)到大型計(jì)算機(jī)的任何環(huán)境中和任何平臺(tái)上運(yùn)行三、Linux內(nèi)存管理工作原理及其工作流程1.物理地址管理很多小型操作系統(tǒng)，例如eCos，vxworks等嵌入式系統(tǒng)，程序中所采用的地址就是實(shí)際的物理地址。這里所說(shuō)的物理地址是CPU所能見(jiàn)到的地址，至于這個(gè)地址如何映射到CPU的物理空間的，映射到哪里的，這取決于CPU的種類(lèi)（例如mips或arm），一般是由硬件完成的。對(duì)于軟件來(lái)說(shuō)，啟動(dòng)時(shí)CPU就能看到一片物理地址。但是一般比嵌入式大一點(diǎn)的系統(tǒng)，剛啟動(dòng)時(shí)看到的已經(jīng)映射到CPU空間的地址并不是全部的可用地址，需要用軟件去想辦法映射可用的物理存儲(chǔ)資源到CPU地址空間。通常CPU可見(jiàn)的地址是有限制的，32位的CPU最多看見(jiàn)4G的物理空間，64位的就更大了。所以目前的應(yīng)用64位可能不需要考慮物理內(nèi)存CPU可見(jiàn)物理空間的問(wèn)題，然而32位的基本都是要考慮的。這就誕生了一個(gè)需求：動(dòng)態(tài)映射。

在linux系統(tǒng)中，例如x86架構(gòu)，由于CPU可見(jiàn)的3G的空間給了用戶(hù)程序，內(nèi)核僅留下了1G，而存儲(chǔ)的映射都要映射到這1G的，所以大于1G的內(nèi)存不實(shí)用動(dòng)態(tài)映射都無(wú)法訪問(wèn)。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是當(dāng)需要一個(gè)空白內(nèi)存頁(yè)的時(shí)候動(dòng)態(tài)的將某個(gè)物理內(nèi)存映射到一個(gè)地址，再需要就換下已經(jīng)使用過(guò)的重新映射新的到這個(gè)地址。2.應(yīng)用程序地址空間隔離另外一個(gè)需求是現(xiàn)代的系統(tǒng)通常不止跑一兩個(gè)程序，而每個(gè)程序又都可以看見(jiàn)和操作完整的地址，如此安裝別人發(fā)布的進(jìn)程就是一個(gè)危險(xiǎn)性很高的操作。嵌入式系統(tǒng)的容易處理，但PC機(jī)就難以處理這個(gè)問(wèn)題。因此每個(gè)程序在程序可見(jiàn)的地址空間隔離是非常必要的。于是有了虛擬的程序地址空間。每個(gè)進(jìn)程見(jiàn)到的地址范圍都是一樣的，然而其訪問(wèn)同一個(gè)地址返回的數(shù)據(jù)卻是不一樣的。們還加入了內(nèi)存頁(yè)的回收類(lèi)型屬性：可回收、可移動(dòng)、不可回收。相當(dāng)于定期的對(duì)磁盤(pán)進(jìn)行磁盤(pán)整理來(lái)讓不連續(xù)的空閑內(nèi)存塊重新連續(xù)起來(lái)。由于用戶(hù)程序使用的內(nèi)存頁(yè)都是動(dòng)態(tài)映射來(lái)的，所以后臺(tái)只需要替換一下映射就能實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)程序透明的頁(yè)面置換，所以這種做法的效率也是不錯(cuò)的。

除了在分配上注意不產(chǎn)生碎片，內(nèi)核也會(huì)定期的回收已經(jīng)分發(fā)出去的頁(yè)面。合理的分發(fā)加上有效的回收構(gòu)成了linux內(nèi)核管理的核心。四、操作系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，在通用主流操作系統(tǒng)仍然占據(jù)比較大的市場(chǎng)份額的基礎(chǔ)上，未來(lái)一些操作系統(tǒng)將逐步向?qū)Ｓ没托⌒突确矫姘l(fā)展，并具備如下新特點(diǎn)：開(kāi)源化、專(zhuān)用化、小型化或?qū)Ｓ没?、便攜化、網(wǎng)絡(luò)化、安全化和可信化。五、附錄參考文獻(xiàn)[1]張順香.《操作系統(tǒng)》[M].武漢大學(xué)出版社,2009.[2]王波.個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的發(fā)展與展望[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2011(12).[3]潘愛(ài)民,戴夫·普羅伯