引言

Linux 内核（Kernel）是操作系统的核心，负责管理计算机的硬件资源并为用户空间程序提供基础服务。它是 Linux 生态的“心脏”，驱动着从嵌入式设备到超级计算机的各类系统。理解 Linux 内核的设计原理和核心机制，是掌握操作系统底层技术的关键一步。本文将深入浅出地解析 Linux 内核的核心功能、架构设计、开发调试方法，并通过实际代码示例帮助读者迈入内核开发的大门。

一、Linux 内核的核心功能

Linux 内核通过模块化设计实现了以下核心功能：

功能模块 作用描述
进程管理 创建、调度和销毁进程/线程，实现多任务并行执行。
内存管理 分配和回收物理内存，提供虚拟内存机制（如分页、交换）。
文件系统 管理磁盘数据（如 ext4、XFS），支持网络文件系统（NFS）和虚拟文件系统（VFS）。
设备驱动 抽象硬件设备（如网卡、GPU），提供统一的访问接口。
网络协议栈 实现 TCP/IP、UDP 等协议，处理网络数据包的收发与路由。
系统调用 为用户空间程序提供访问内核功能的入口（如 read()、write()）。