Linux 内核是操作系统的核心，主要负责进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动、网络协议栈、安全机制等功能。下面是 Linux 内核的详细组成及其关键特性。
1. 进程管理（Process Management）
进程管理负责创建、调度、终止进程，并提供进程间通信（IPC）机制。
1.1 进程调度（Scheduler）
CFS（Completely Fair Scheduler，完全公平调度器）：基于 vruntime（虚拟运行时间），适用于普通任务。RT（Real-Time Scheduler，实时调度器）：FIFO（先进先出）、RR（时间片轮转），适用于低延迟应用。Deadline Scheduler：适用于实时性要求极高的任务，如视频流处理。
1.2 进程状态
TASK_RUNNING（运行态）：进程正在运行或等待 CPU。TASK_INTERRUPTIBLE（可中断睡眠）：等待资源，可被信号唤醒。TASK_UNINTERRUPTIBLE（不可中断睡眠）：等待 I/O，不响应信号。TASK_STOPPED（已停止）：进程被暂停，如 SIGSTOP。TASK_ZOMBIE（僵尸态）：进程终止但未被父进程回收。
1.3 进程间通信（IPC）
管道（Pipe）：pipe() 进行进程间单向通信。共享内存（Shared Memory）：shmget()、shmat()，适用于大数据交换。消息队列（Message Queue）：msgget()、msgsnd()，支持多进程消息传递。信号（Signals）：如 SIGKILL（9 号信号）、SIGTERM（15 号信号）。Socket：基于 TCP/IP 进行跨进程或网络通信。
2. 内存管理（Memory Management）
负责虚拟内存、物理内存、分页管理、内存分配等。
2.1 虚拟内存
地址空间：用户态（User Space）+ 内核态（Kernel Space）。页表（Page Table）：记录虚拟地址到物理地址的映射。TLB（Translation Lookaside Buffer）：加速虚拟地址翻译。mmap()：将文件或设备映射到进程地址空间。
2.2 物理内存管理
伙伴系统（Buddy System）：二倍分配算法，适用于大块内存管理。Slab 分配器：用于缓存小对象，提高内存复用。kmalloc() / vmalloc()：内核动态分配内存。
2.3 交换（Swap）
Swappiness：/proc/sys/vm/swappiness 控制内存换出策略。OOM Killer：内存不足时杀死进程，避免系统崩溃。
3. 文件系统（File System）
提供数据存储、访问权限、磁盘管理等功能。
3.1 VFS（Virtual File System，虚拟文件系统）
统一的文件操作接口（open、read、write、close）。支持多种文件系统（EXT4、XFS、Btrfs、ZFS）。
3.2 磁盘管理
inode 结构：存储文件的元数据，如权限、大小、指针等。超级块（Superblock）：存储文件系统的整体信息，如块大小、索引表等。日志文件系统（Journaling File System）：如 EXT4 使用 JBD2 记录变更，提高可靠性。
3.3 文件权限
用户/组/其他（U/G/O）权限：chmod 控制 rwx 权限。ACL（Access Control List）：提供更细粒度的访问控制。SELinux/AppArmor：基于安全策略的强制访问控制（MAC）。
4. 设备驱动（Device Drivers）
管理硬件设备，提供标准化访问接口。
4.1 设备类型
字符设备（Character Device）：如 /dev/null、/dev/ttyS0（串口）。块设备（Block Device）：如 /dev/sda（磁盘）。网络设备（Network Device）：如 eth0（网卡）。
4.2 设备驱动加载
内核模块（Kernel Module）：insmod、modprobe、rmmod 进行动态加载和卸载。设备树（Device Tree）：用于 ARM 设备的硬件描述。
5. 网络协议栈（Networking）
提供网络通信功能。
5.1 网络层
IP（Internet Protocol）：支持 IPv4、IPv6。ARP（Address Resolution Protocol）：IP 地址和 MAC 地址映射。
5.2 传输层
TCP（Transmission Control Protocol）：可靠传输，支持拥塞控制。UDP（User Datagram Protocol）：无连接传输，适用于实时应用。
5.3 应用层
Socket API：socket()、bind()、listen()、accept()。iptables/nftables：用于防火墙、NAT 规则。
6. 任务调度（Task Scheduling）
决定进程如何分配 CPU 资源。
CFS（Completely Fair Scheduler）：默认调度器，基于 vruntime 计算调度优先级。实时调度（Real-Time Scheduling）：支持 SCHED_FIFO 和 SCHED_RR。抢占式调度（Preemptive Scheduling）：高优先级进程可抢占 CPU 资源。
7. 内核安全（Security）
提供系统安全机制，防止未经授权的访问。
7.1 访问控制
权限管理（U/G/O 权限模型）。CAP（Capabilities）：细化 root 权限，如 CAP_NET_ADMIN（管理网络）。
7.2 安全模块
SELinux（Security-Enhanced Linux）：提供强制访问控制（MAC）。seccomp：限制进程可用的系统调用，提高安全性。
8. 内核模块（Kernel Modules）
动态加载模块：insmod / modprobe / rmmod。查看已加载模块：lsmod。内核符号表：/proc/kallsyms。
9. 系统调用（System Calls）
提供用户态与内核态的交互接口。
进程管理：fork()、execve()、waitpid()。文件操作：open()、read()、write()、close()。内存管理：mmap()、brk()。网络通信：socket()、bind()、listen()、accept()。
总结
Linux 内核是一个高度模块化的操作系统核心，提供了进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动、网络协议栈、安全机制等功能。它支持多任务、虚拟内存、强大的网络协议，并且可以通过加载模块进行扩展。你在工作中主要涉及 Linux 相关的哪些优化或运维任务？