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Canoo公司有一项核心技术专利#xff0c;这就是它们的通用电动底盘技术#xff0c;长得是这个样子#xff0c;非常像一个滑板#xff1a; 这个带轮子、有电池、能动的滑板已经包含了一辆车最核心的组件#xff0c;差的就是一个外壳。这个看起来像滑板的东西…通用底盘技术
Canoo公司有一项核心技术专利这就是它们的通用电动底盘技术长得是这个样子非常像一个滑板 这个带轮子、有电池、能动的滑板已经包含了一辆车最核心的组件差的就是一个外壳。这个看起来像滑板的东西就是所谓的电池系统和底盘一体化技术Canoo公司在它们的通用底盘上加装不同的外壳就能制造出不同的车型。 什么是内核
在上面这个示例中包含轮子以及电池系统的底盘就好比内核而套上外壳加上椅子以及内饰后的整体成品就好比操作系统。内核仅仅是操作系统的一部分是真正与硬件交互的那部分软件与硬件交互包括读写硬盘、读写网盘、读写内存以及任何连接到系统中的硬件。除了与硬件交互外内核还负责分配资源分配什么资源呢所谓资源就是硬件比如CPU时间、内存、IO等等这些都是资源。 现在我们知道了内核负责分配资源那么问题来了要怎么分配这些资源呢答案就是以进程的形式来分配资源。怎么分配呢一句话虚拟大法好。每个进程都认为自己在独占CPU这通过CPU时间片来实现内核让CPU在各个进程之间快速切换这样程序员写好程序员后直接运行即可即使在单核系统中运行成百上千个进程都没有问题。每个进程都认为自己在独占内存这通过虚拟内存来实现。有的同学可能会问为什么都要虚拟化呢答案显而易见因为计算机系统内的资源是有限的我们只有几个CPU核心、几个G的内存但却要同时运行几百几千个进程除此之外我们别无它法。如果你还知道有其它更高效的方法那么赶紧放下手机马上将你的思想写成论文发表出来下一届的图灵奖非你莫属。 。 因此内核的职责就是以进程的形式来分配CPU时间以虚拟内存的形式来分配物理内存以文件的形式来管理IO设备。
什么是操作系统
然而只有一个内核实际上是做不了什么真正有用的事情就像上面示例中那个通用底盘一样这个底盘确实能跑起来但你没办法开着这样一个底盘出去浪因为这个底盘很难用。因此你不得不加装上方向盘、座椅以及车身外壳等同样的道理内核是给人用的为了与内核交互发明了命令行以及图形界面GUI。 除了给普通用户提供使用的接口之外操作系统还需要给程序员提供编写程序的接口当我们写的程序依赖内核提供的服务时是该怎么办呢有的同学说我们需要依赖内核提供的服务吗想一想进行网络编程时你有没有自己编写过处理TCP/IP协议栈数据的代码你有没有自己写代码从网卡上收发数据都没有实际上你需要做的仅仅是简单的调用一些socket接口就可以了。网络编程仅仅是其中的一项其它还包括文件IO、创建进程、创建线程等等等等这些是内核提供的那么我们该怎么使用呢答案就是通过所谓的系统调用system call。通过系统调用我们可以像使用普通函数那样向操作系统请求服务当然直接使用系统调用是非常繁琐的因此通常会在这之上提供一层封装。 在Windows平台就是给程序员提供编程接口的是Windows API这层API包罗万象不但包括上文提到对系统调用的封装还包括其它功能像创建带有图形界面的应用程序等等。但在Linux世界你找不到一种类似Windows API的东西毕竟Windows是微软自家产品什么都可以打包起来Linux只是一个开源的内核如果一定要找一个类似的东西话那就是libc也就是C标准库这里同样包括了对系统调用的封装以及一些库函数但libc不包含创建带有图形界面应用程序的功能。现在我们知道了操作系统需要提供两种接口
给用户提供操作接口。给程序员提供编程接口。
这些就是好比汽车的外壳我们(用户和程序员)看得见摸得着外壳加上底盘——也就是内核才是功能完善的操作系统。 资料直通车Linux内核源码技术学习路线视频教程内核源码 学习直通车Linuxc/c高级开发【直播公开课】 零声白金VIP体验卡零声白金VIP体验卡含基础架构/高性能存储/golang/QT/音视频/Linux内核 各种各样的操作系统
实际上我们熟悉的Linux只是内核而不能称得上是操作系统Ubuntu则可以认为是操作系统其内核是LinuxRedHat也是操作系统其内核同样是Linux我们可以看到尽管Ubuntu和RedHat是不同的操作系统但其内核可以是相同的。这就好比它们可以基于同样的底盘打造出不同的车型。而我们熟悉的Windows也是操作系统其内核是Windows NT内核。
总结
内核就像本文开头提到的电动底盘包含了一个汽车的最核心元素但这样一个底盘并没有什么实际用处当搭配上外壳以及座椅后才是一辆真正有用的车这就好比操作系统。值得注意的是不同的操作系统可以有相同的内核。当我们在使用方便的智能手机以及个人PC时不应忘记正是操作系统在背后的默默工作让一堆硬件电路变得这么好用。希望这篇文章对大家理解操作系统以及内核有所帮助 原文作者码农的荒岛求生
