上次把heap講完，接下來就可以進入linux kernel了 ~

前言

我們每天都在使用 Linux，不論是伺服器、Android 手機，甚至是許多 IoT 裝置背後，都有一顆共同的心臟 —— Linux Kernel。
但 Kernel 究竟是什麼？它在系統中扮演什麼角色？接下來就會帶你認識linux kernel的基本概念

Kernel 是什麼

kernel 是 OS 最底層的部分，它是負責管理硬體與軟體之間的溝通

換句話說，使用者程式（像是瀏覽器、編輯器、遊戲）不能直接操作硬體（CPU、記憶體、磁碟、網卡），它們必須透過 Kernel 提供的 介面 (API) 才能運作

可以把 Kernel 想像成：

• 交通警察：負責指揮誰可以用 CPU、誰要等
• 資源管理員：負責分配記憶體、檔案系統空間
• 守門員：保護系統不被惡意程式隨便操作硬體

主要功能

Process Management

• 建立與銷毀 process
• scheduler 決定哪個程式可以執行
• 管理多工

Memory Management

• 管理 RAM
• Virtual Memory
• Paging 與 Segmentation

File System

• 提供統一的檔案存取介面 (open, read, write)
• 支援多種檔案系統 (ext4, XFS, Btrfs, FAT, NTFS...)

Device Drivers

• 負責硬體與作業系統的溝通
• 例如網卡、顯示卡、磁碟控制器

Networking

• 提供 TCP/IP 協定
• 負責資料封包的傳輸與接收

Security

• 權限管理 (User / Root)
• SELinux, AppArmor 等強化機制
• 防止程式濫用資源

Kernel 與 User Space

Linux 世界可以分成兩個區域：

• User Space：我們平常操作的程式 (如 bash、瀏覽器、Python)
• Kernel Space：只有 Kernel 可以運作的特權區域，負責硬體控制與安全性

程式與 Kernel 溝通時，會透過 System Call 如：

read(fd, buffer, size);   // user space 的function

這行會觸發一個 sys_read system call，由 Kernel 幫忙完成

kernel 的特色

1. Open Source

• 任何人都可以查看、修改、貢獻程式碼
• 這也是 Linux 社群活躍的原因

2. 跨平台

• 可以跑在伺服器、手機、路由器、車載系統等等...

3. 高效能與安全性

• 被廣泛用在雲端 (Google、AWS)、超級電腦、嵌入式系統

4. 持續更新

• Linux Kernel 社群非常活躍，幾乎每天都有新 patch

總結

• Kernel 是作業系統的核心，負責管理硬體與軟體之間的橋樑
• Linux Kernel 主要負責 程序管理、記憶體管理、檔案系統、驅動程式、網路、安全性
• 透過 system call，使用者程式才能與硬體互動
• Linux Kernel 開放原始碼，讓它成為現代 IT 世界中最普及的核心之一