第pan>章简介和概述
操作系统不仅是信息技术中吸引人的一部分，而且还是公众争论的主题?。在此发展过程中，Linux发挥了举足轻重的作用。然而仅仅10年前，学术用操作系统和商用操作系统还是有着严格区分的：前者相对简单而日可茶得源代码.对后者而言，虽然不同的操作系统能各不相同，但其源代码一直都是受到良好保护的秘密。现在，任何人都可以从因特网下载Linux（或任何其他自由操作系统）的源代行研究。
Linux现在已经安装到了数百万台电脑上，无论是家庭用户还是专业人员，都可以在Linux上执行各种任务。无论是手表中的微型嵌入式系统，还是大规模并行大型机，Linux都可以在无数领域大展身手。而这使得Linux的源代码有趣。一个合理可靠、基础牢固的概念（UNIX操作系统）结合了强大的创新以及学术操作系统所缺乏的解决问题的强烈倾向，这是为什么Linux具备如此强大吸引力的原因。
本书描述了内核的主能，解释了其内部的结构，并研究了其实现。由于所讨论主题的复杂，我假定读者已经对操作系统和C语言系统程序设计有的基础（当然，对Linux系统的熟悉是不言而喻的）。我会简要介绍与常见操作系统问题相关的几个基础概念，但本书主要的内容则集中于Linux内核的实现。市场上有许多讲述操作系统基础概念的教材，对某一特定主题不熟悉的读者，可以找一本看看。例如，Tanenbaum写的两本的入门书籍（[TW06]和[Tan07]）。
本书要求读者有牢固的C语言程序设计基础。因为内核使用了C语言的许多技巧，尤其是GNUC编译器的许多专门特。附录C讨论了C语言的一些精微之处，即使的程序员可能也未必熟悉这些。由于Linux必然与系统硬件（是CPU）有直接的交互，因此了解一点计算机结构的基础知识是很有用的。该主题也有很多入门书籍可用，在参考文献章节中列出了一些相关书籍。在深入讲解CPU的知识时（大多数情况下，我都以IA-32或AMD64体系结构为例，因为Linux在这些体系结构上很常用），我会解释相关硬件的细节。在讨论不常见的机制时，我会解释机制背后的一般概念，但对于某个特定的特如何在用户空间中使用，则需要读者查询书中指明的手册页。
本章将概述内核所涉及的各种领域，并在后续章节中对相应的子系行长篇阐述之前，先行说明其基本关系。
由于内核的演变比较快速，读者很自然会问本书内容涵盖了哪一个内核版本。我选择了2.6.24版
本的内核，该版本发布于08年pan>月末。内核开发的动态意味着，在阅读本书时，本的内核应该已经发布，所以某些细节很自然会有所改变，这是不可避免的。如果不是这样，那Linux将会成为一个死气沉沉、毫无乐趣的系统，读者也很可能不会选择本书了。尽管一些细节将会发生变化，但书中描述的概念在本质上是不变的。对于2.6.24版本来说，这一点正确。因为与更早的版本比较，该版本有一些根本的改动。很自然，也无法隔一夜折腾一些此类来。
1.pan>内核的任务
在纯技术层面上，内核是硬件与软件之间的一个中间层。其作用是将应用程序的请求传递给硬件，并充当底层驱动程序，对系统中的各种设备和组行寻址。尽管如此，仍然可以从其他一些有趣的视角对内行研究。
口从应用程序的视角来看，内核可以被认为是一台的计算机，将计算机抽象到一个高层次上。例如，在内核寻址硬盘时，它必须确定使用哪个路径来从磁盘向内存数据，数据的位置，经由哪个路径向磁盘发送哪一条命令，等等。另一方面，应用程序只需发出传输数据的命令。实际的工作如何完成与应用程序是不相干的，因为内核抽象了相关的细节。应用程序与硬件本身没有联系?，只与内核有联系，内核是应用程序所知道的层次结构中的底层，因此内核是一台的计算机。
口当若干程序在同一系统中并发运行时，也可以将内核视为资源管理程序。在这种情况下，内核负责将可用共享资源括CPU时间、磁盘空间、网络连接等）分配到各个系程，同时还需要保证系统的完整。
口另一种研究内核的视角是将内核视为库，其提供了一组面向系统的命令。通常，系统调用用于向计算机发送请求。借助于C标准库，系统调用对于应用程序像是普通函数一样，其调用方式与其他函数相同。
1.2实现策略
当前，在操作系统实现方面，有以下两种主要的范型。
（pan>）微内核：这种范型中，只有基本能直接由中央内核（即微内核）实现。所有其他能都委托给一些独程，这程通过明确定义的通信接口与中心内核通信。例如，独程可能负责实现各种文件系统、内存管理等。（当然，与系统本身的通信需要用到基本的内存管能，这是由微内核实现的。但系统调用层次上的处理则由外部的服务程实现。）理论上，这是一种很的方法，因为系统的各个部分彼此都很清楚地划分开来，同时也迫使程序员使用“清洁的”程序设计技术。这种方法的其他好括：动态可扩展和在运行时切换重要组件。但由于在各个组件之间支持复杂通信需要额外的CPU时间，所以尽管微内核在各种研究领域早已经成为活跃主题，但在实用方展甚微。