Linux内核概述
Linux内核大家或许都不陌生，这是Linux操作系统中最核心和关键的部分，也是最为复杂的部分。Linux操作系统具有稳定/高系能/容易维护等优点，这与Linux优秀的内核实现是分不开的，我们在这里以How Linux Works这本书中的主要内容为依据，对Linux内核做一个整体的阐述。
Linux 的抽象层次
Linux把系统层和用户层分开，硬件系统之上便是内核，直接负责与底层硬件进行交互，用户应用则通过内核直接或间接与硬件打交道。内核进行资源管理的单位是任务(task)， 这主要是指进程(process). 它是由内核统一管理的，称为用户空间或用户进程，在用户模式(user mode)中运行。而操作系统内核则运行在内核空间，内核空间所占用的内存与用户空间是隔离开的，这在后面我们会讲。
内核的职责
内核主要负责这么几个部分：
- 管理进程：决定那个进程可以使用CPU
- 管理内存：分配与回收，共享内存等
- 设备驱动程序：提供应用与硬件之间的接口
- 提供系统调用和其他支持
对进程的管理
Linux对进程的管理主要就是上下文切换，涉及到进程的启动/暂停/恢复与终止。其实更准确地来说应该是对任务的管理，因为管理的不仅仅是进程，还有线程，在Linux上我们将进程与线程统一称之为任务。早期的Linux上对线程支持不好，二者区别并不是很大。随着CPU的升级以及内核的改进，Linux上的线程也比原先性能改进很多。
上下文切换(context switch)其实就是CPU时间片轮换的过程，内核提供了任务调度器，保障每个任务都能够获得其应有的CPU时间片，而内核会在上下文切换的时间间隙中获得CPU.
在多核CPU系统中，如果新的进程在另外的一个CPU上执行，那么内核就不会让出当前的CPU使用权，与此同时，内核会采用一些其他方法来提高CPU的使用率。
对内存的管理
当前CPU基本都已经实现了一种叫做MMU的机制，该机制提供了虚拟内存的内存访问机制。举个例子，如果你所分配的内存表面上看即便是连续的，在物理内存上也有可能不是连续的，因为整个过程都是虚拟的，用户无法直接感知。这相当于在物理内存之上抽象出来一个中间的映射层，通过这个”中间层“来访问实际的内存空间。这与JAVA虚拟机的感觉是类似的，只不过MMU要比JAVA虚拟机这种简单一些，可以理解为一个MAP映射一样的东西，称之为内存映射表。
通过这里的虚拟内存机制，可以保障内核空间与用户空间隔离，在内核进行上下文切换时，将MMU的内存映射表转交给获得CPU使用权的新进程使用，同时也便于内存管理。
提供系统调用
系统提供应用程序不能直接实现的API，例如打开文件，读取文件内容，创建套接字等等，这些都需要在内核中实现。举个例子，如果创建套接字需要进行通信，则内核需要将接受到的数据拷贝到用户空间中，当前进程才可以使用，这个过程需要内核进行维护。于此同时，内核还需要维护设备驱动，这样用户就可以通过访问文件系统的方式来与设备进行IO通信。