linux系統架構詳解
linux系統架構詳解
Linux是一種自由和開放源碼的類Unix操作系統，存在著許多不同的Linux版本，但它們都使用了Linux內核。嚴格來講，Linux這個詞本身只表示Linux內核，但實際上人們已經習慣了用Linux來形容整個基于Linux內核，并且使用GNU 工程各種工具和數據庫的操作系統。要了解Linux系統，就要對其系統架構有一定的了解，下面學習啦小編就大家帶來Linux系統架構的講解，有興趣的朋友不妨來了解下。
linux系統架構詳解
以下圖為基礎，說明Linux的架構(architecture)。(該圖參考《Advanced Programming in Unix Environment》)
最內層是硬件，最外層是用戶常用的應用，比如說firefox瀏覽器，evolution查看郵件，一個計算流體模型等等。硬件是物質基礎，而應用提供服務。但在兩者之間，還要經過一番周折。
還記得Linux啟動。Linux首先啟動內核 (kernel)，內核是一段計算機程序，這個程序直接管理管理硬件，包括CPU、內存空間、硬盤接口、網絡接口等等。所有的計算機操作都要通過內核傳遞給硬件。
為了方便調用內核，Linux將內核的功能接口制作成系統調用(system call)。系統調用看起來就像C語言的函數。你可以在程序中直接調用。Linux系統有兩百多個這樣的系統調用。用戶不需要了解內核的復雜結構，就可以使用內核。系統調用是操作系統的最小功能單位。一個操作系統，以及基于操作系統的應用，都不可能實現超越系統調用的功能。一個系統調用函數就像是漢字的一個筆畫。任何一個漢字都要由基本的筆畫(點、橫、撇等等)構成。我不能臆造筆畫。
在命令行中輸入$man 2 syscalls可以查看所有的系統調用。你也可以通過$man 2 read來查看系統調用read()的說明。在這兩個命令中的2都表示我們要在2類(系統調用類)中查詢 (具體各個類是什么可以通過$man man看到)。
系統調用提供的功能非常基礎，所以使用起來很麻煩。一個簡單的給變量分配內存空間的操作，就需要動用多個系統調用。Linux定義一些庫函數(library routine)來將系統調用組合成某些常用的功能。上面的分配內存的操作，可以定義成一個庫函數(像malloc()這樣的函數)。再比如說，在讀取文件的時候，系統調用要求我們設置好所需要的緩沖。我可以使用Standard IO庫中的讀取函數。這個讀取函數既負責設置緩沖，又負責使用讀取的系統調用函數。使用庫函數對于機器來說并沒有效率上的優勢，但可以把程序員從細節中解救出來。庫函數就像是漢字的偏旁部首，它由筆畫組成，但使用偏旁部首更容易組成字，比如"鐵"。當然，你也完全可以不使用庫函數，而直接調用系統函數，就像“人”字一樣，不用偏旁部首。
(實際上，一個操作系統要稱得上是UNIX系統，必須要擁有一些庫函數，比如ISO C標準庫，POSIX標準等。)
shell是一個特殊的應用。很多用戶將它稱為命令行。shell是一個命令解釋器(interpreter)，當我們輸入“ls -l”的時候，它將此字符串解釋為
在默認路徑找到該文件(/bin/ls)，
執行該文件，并附帶參數"-l"。
我之前用>表示重新定向，用|表示管道，也是通過shell解釋&或者|的含義。Shell接著通過系統調，用指揮內核，實現具體的重定向或者管道。在沒有圖形界面之前，shell充當了用戶的界面，當用戶要運行某些應用時，通過shell輸入命令，來運行程序。shell是可編程的，它可以執行符合shell語法的文本。這樣的文本叫做shell腳本(script)。可以在架構圖中看到，shell下通系統調用，上通各種應用，同時還有許多自身的小工具可以使用。Shell腳本可以在寥寥數行中，實現復雜的功能。
UNIX的一條哲學是讓每個程序盡量獨立的做好一個小的功能。而shell充當了這些小功能之間的"膠水"，讓不同程序能夠以一個清晰的接口(文本流)協同工作，從而增強各個程序的功能。這也是Linux老鳥鼓勵新手多用shell，少用圖形化界面的原因之一。
(shell也有很多種，最常見的是bash, 另外還有sh, csh, tcsh, ksh。它們出現的年代不同，所支持的功能也有差異。)
一個使用bash shell的終端
一個shell對應一個終端 (terminal)。曾經來說，終端是一個硬件設備，用來輸入并顯示輸出。如今，由于圖形化界面的普及，終端往往就像上圖一樣，是一個圖形化的窗口。你可以通過這個窗口輸入或者輸出文本。這個文本直接傳遞給shell進行分析解釋，然后執行。
最后，我們進入一般的應用。應用是一個程序，它可以
直接調用系統函數
調用庫函數
運行shell腳本
這些應用可以由多種語言開發。最常見的是C語言。
總結
Linux利用內核實現軟硬件的對話。
通過系統調用的這個接口，Linux將上層的應用與下層的內核分離，隱藏了底層的復雜性，也提高了上層應用的可移植性。
庫函數利用系統調用創造出模塊化的功能，
Shell則提供了一個用戶界面，并讓我們可以利用shell的語法編寫腳本，以整合程序。
看過“ linux系統架構詳解 ”的人還看了：