Linux内核是操作系统的核心部分，负责管理系统的硬件资源和提供服务给用户空间的应用程序。Linux内核主要由五个关键子系统组成，它们分别是进程调度、内存管理、虚拟文件系统、网络接口以及进程间通信。
1. **进程调度（SCHED）**：进程调度是Linux内核中最核心的部分，它的主要任务是决定哪个进程应该获得CPU的使用权。Linux采用了一个基于优先级的调度策略，可运行的进程即等待CPU资源的进程，而非等待其他资源的进程。调度程序会根据优先级选择下一个进程进行执行。
2. **内存管理（MM）**：内存管理确保多个进程能够安全地共享主内存，同时支持虚拟内存技术。这意味着即使程序的总大小超过实际物理内存，也能正常运行。内存管理分为硬件无关部分和硬件相关部分，前者处理进程映射和逻辑内存交换，后者为硬件提供虚拟接口。内存管理还支持交换机制，将不常使用的内存页写入磁盘以释放内存空间。
3. **虚拟文件系统（Virtual File System, VFS）**：VFS提供了一种统一的接口，隐藏了不同硬件设备和文件系统的细节。它包括逻辑文件系统（如ext2、fat等）和设备驱动程序，使得系统能够支持多种文件系统类型。VFS还支持网络文件系统（NFS）和RAMDISK设备。
4. **网络接口（NET）**：网络接口负责处理各种网络标准和硬件设备的支持。它分为网络协议（实现各种网络传输协议）和网络驱动程序（与硬件设备交互）。当进程通过网络发送数据时，网络接口会挂起进程，等待硬件完成操作后再恢复。
5. **进程间通信（IPC）**：IPC提供了进程间通信的各种机制，如管道、信号量、消息队列等。进程调度与其他子系统紧密相关，因为每个子系统都可能需要挂起或恢复进程，如网络接口在发送消息时会挂起进程。
这些子系统之间存在相互依赖关系。例如，进程调度和内存管理互相依赖，内存管理需要进程调度来管理进程的内存映射；进程间通信依赖内存管理实现共享内存；虚拟文件系统利用网络接口支持NFS，同时也利用内存管理支持RAMDISK；内存管理利用虚拟文件系统进行交换操作。
在Linux内核中，一些关键的数据结构扮演着重要角色，如`task_struct`代表进程，`mm_struct`描述进程的虚拟内存，而`inode`是虚拟文件系统中的索引节点，用于表示文件和目录。这些数据结构是内核实现的关键组成部分，使得内核能够高效地管理和协调系统的各种操作。
Linux内核的具体结构设计使得它可以灵活适应不同的硬件平台和应用场景，其模块化的设计允许添加或修改功能，以满足不断变化的需求。这种结构不仅保证了内核的稳定性和可靠性，也为开发者提供了丰富的接口和工具，以进行系统调优和定制。
