刍议Linux操作系统构建原理及其应用

摘 要：随着计算机技术充分渗透入各行各业的具体实践过程，我们生活的方方面面均得到了改变。其中，Linux操作系统的发展速度和规模尤为突出，这是由于Linux操作系统具备较高水平的模块化，其还具备众多硬件支持，表现出使用便捷等特点。本文以Linux操作系统的产生为切入点，详细阐述了Linux在架构原理方面的相关理论，帮助读者了解并熟悉操作系统的具体构造以及基本的专业知识，进而，以此为基础分析了Linux操作系统现下主要的应用领域还有应用方向，通过其目前使用的规模与状况，对未来的发展加以的一定的展望。

关键词：Linux；操作系统；构建原理

1 前言

Linux归类于Unix操作系统，并属于一类自由以及开放源码范畴的优化系统。当下Linux的类型众多，然而它们一致投入了Linux内核。诸如手机、电脑乃至超级计算机这样的设备当中都不难发现Linux的身影，顶级计算机大多投用了这一操作系统。起初Linux只是表示此类操作系统的内核，其后，由于相关技术的成熟，这一词汇扩展成为系统的名称。从1981年Linux诞生之后，其相关的工具软件陆续问世，这帮助Linux操作系统的构筑人员营造了相对友好、便捷的环境，成为了Linux继续蓬勃壮大的前提条件。当前Linux操作系统处于至关重要的提升阶段，并已经演变为微软最有竞争实力的对抗产品之一。

2 基本构成原理

2.1 基本构造

Linux构建组织的大致工作涉及面向Linux内核的研发还有规范修整，同时要注意保证内核版本的唯一性。由1994年第一版的Linux诞生之后，其内核版本持续接受更新。Linux内核可以实现和Copyright的相互对应，因而用Copyright代替了目前处于成熟阶段的GNU许可协议。公共许可GPL允许使用者拷贝或者是出售具备Copyright的程序，也可以直接销售Copyright程序，然而前提是其程序能够长久进行修改、拷贝以及出售，除此以外，还应当允许另外的使用者能够无偿得到更新后的内核源码。显然，GPL发挥了推动Linux进步的功效，其既引导Linux朝着商业化进军，同时让Linux程序创建者紧密联系。

2.2 系统构成

Linux内核基本构成部分如下：

系统调用接口，通常简写为SCI。其设置的目的为提供相应的通道，为使用者搜寻内核函数投入在自身使用当中，确保这一过程的顺利实现。通过操作系统体系架构能够落实SCI相应的工作。而在进程管理方面，其子系统基本任务为负责进程的调度。一般正常工作状态下，进程管理和线程管理等价，大致表征了单独的CPU虚拟化。Linux内核并未细分进程以及线程的区别，而一个全新进程的构建需要建立在SCI给出编程接口API之上，使用者利用kill或者exit等命令结束进程，还能够于不同进程内完成同步以及沟通。至于有关多个进程如何共享CPU需求方面，同样由进程管理加以处理。O（1）调度程序是由Linux内核延伸而诞生的，属于一类不同以往的算法，不管当下抢占CPU进程的数目，这一调度算法都能够于一定的时间内加以落实，而不受到CPU进程的多少所影响。

内存管理在Linux内核管理方面处于核心地位。为追求进一步拉动操作系统工作效率，通过硬盘控制虚拟内存的工作，其将内存划分为不同的区域、块以及页加以管理。Linux内核既能够面向内存加以管理，同时调度着虚拟化内存映射还有投入于物理映射的硬件机制。Linux面向内存的控制是通过抽象4KB缓冲区实现的。

虚拟文件系统又可以简写成VFS，其属于Linux内核里比较关键的一块内容，它发挥了给内核文件系统带来相应通道的抽象接口的功效，一般添加于文件系统还有SCI之中，能够将其视为双方的交换层，VFS下面为文件系统的抽象，大致规定了API抽象函数完成的方式。

3 操作系统的应用

Linux操作系统表现出免费以及开源的特点，所以，有关全新协议的测试便获取到了Linux这一先进系统的支撑。Linux操作系统将以往的通用网络协议汇集在统一的平台，既能够使用TCP/IP网络传输协议，还能够调用超过GbE级别的高速网络协议。Linux内核在编译方面以模块为基本单位，并属于动态过程，使用者能够依照具体实践，将内核之中的软件组件加以删除或者新增等调度，进而Linux内核又被叫做动态可加载内核。Linux内核存在一个显著的特点，其能够完美地嵌入另外的系统之中加以运行，完成了于操作系统内部运行操作系统的工作。现下Linux内核为了追求其运用上的拓展，于其内核之内增添了另外多方面的应用接口，这被人们成为KVM，也就是以内核为前提的虚拟机。KVM接受Linux以外的操作系统于添加KVM的内核上进行工作，其涉及到的约束条件并不多，只有底层处理器接受全新虚拟化指令一条。

Linux操作系统的相关应用涉及到众多的领域，现下部分国家及地区着手把电子政务系统安置于Linux平台。而我国对于这一系统始终保持着支持的态度，推出了许多推动Linux标准构筑的政策。像是构建Linux软件便准工作团体等，其均旨在创新现有技术以实现进一步的突破。当下面向有关Linux的应用拓展，核心矛盾是如何解决标准问题。如果无法尽快获得一致的标准，不管多么先进的技术的普及均会受到制约。而最后要完成的目标在于融合Linux以及Windows，确切的说就是让Linux体现出Windows的使用效果，从为数不多的系统应用上，实现Linux和Windows的无缝衔接，这同样属于标准构建的内容。

构筑Linux评测体系同样属于一项艰巨并且的关键的任务。由政府方面来看，当下正着手构筑国家层次的Linux公共服务系统，以方便给各类企业营造绝佳的经营创新环境。此次平台的定位属于非盈利性质，通过政府组织落实。另外，计算机还有智能电器的操作系统调度全部的运算功能，Linux操作系统投入的方面涉及：计算机、企业服务器、智能家电操作系统还有企业软件研发等。与此同时，Linux不仅作用在单独用户的操作习惯方面，同样由于价格、品质还有市场占有率等原因而左右着企业的使用状况。

而面向信息家电嵌入式操作系统领域，Linux发挥着举足轻重的作用。这一领域提出的系统较小、可靠還有即时等要求均能够通过Linux得到实现。

4 结语

全部软件的使用均离不开操作系统，其充当着连接计算机软、硬件的纽带。在面向操作系统实施构筑之前，应当充分熟悉计算机的硬件构造，结合先进的技术水平，才能将这一核心技术落实于具体实践当中。为了牢牢把握住软件技术的精华，需要着重培育相关人才，逐渐过渡到面向软件的支撑，推动计算机行业的蓬勃成长。

参考文献

[1]王靖.计算机操作系统运行与维护研究[J/OL].无线互联科技，2017，（22）：56-57

[2]张君. Linux操作系统构建原理与应用[J].制造业自动化，2012，34（04）：154-156.

[3]冯峰.嵌入式Linux操作系统的实现及其应用研究[D].西南交通大学，2005.

作者简介

金海（1997-），男，，四川苍溪人，兰州理工大学，大三本科endprint