Linux体系结构和内核结构简介

摘要：从严格意义上说，可将Linux系统定义为一种软件，它控制计算机的硬件资源，提供应用程序的运行环境，通常将这种Linux软件称为内核(kernel)，内核软件相对较小，位于环境的核心位置，是基础中的基础。

一、Linux系统简介

1、查看Linux系统的文件结构。如下图

常见目录说明：

/bin： 存放二进制可执行文件(ls,cat,mkdir等)，常用命令一般都在这里；

/etc： 存放系统管理和配置文件；

/home： 存放所有用户文件的根目录，是用户主目录的基点，可以用~user表示；

/usr： 用于存放系统应用程序；

/opt： 额外安装的可选应用程序包所放置的位置。比如可以把tomcat等都安装到这里；

/proc： 虚拟文件系统目录，是系统内存的映射。可以直接访问这个目录来获取系统信息；

/root： 超级用户（系统管理员）的主目录；

/sbin： 存放二进制可执行文件，只有root才能访问。存放的是系统管理员使用的系统级别的管理命令和程序。如ifconfig等；

/dev： 用于存放设备文件；

/mnt： 系统管理员安装临时文件系统的安装点，系统提供这个目录是让用户临时挂载其他的文件系统；

/boot： 存放用于系统引导时使用的各种文件；

/lib： 存放着和系统运行相关的库文件 ；

/tmp： 用于存放各种临时文件，是公用的临时文件存储点；

/var： 用于存放运行时需要改变数据的文件，也是某些大文件的溢出区，比方说各种服务的日志文件（系统启动日志）等；

/lost+found： 这个目录平时是空的，系统非正常关机而留下“无家可归”的文件就在这里。

2、查看Linux的内核版本。如下图

二、Linux体系结构

从大的方面讲，Linux体系结构可以分为两块，及内核空间和用户空间。

1、用户空间(User Space)：用户空间又包括用户的应用程序(User Applications)、C 库(C Library) 。

2、内核空间(Kernel Space)：内核空间又包括系统调用接口(System Call Interface)、内核(Kernel)、平台架构依赖代码(Architecture-Dependent Kernel Code) 和硬件平台。

如下图：

说明：用户空间和内核空间是程序执行的两种不同状态，我们可以通过“系统调用”和“硬件中断”来完成用户空间到内核空间的转移。

三、Linux内核结构

现代计算机的标准组成，就是CPU、Memory（内存和外存）、输入输出设备、网络设备和其它的外围设备。Linux内核结构就是为了管理这些设备，方便用程序使用，从而提出的一种管理代码体系。

根据内核的核心功能，Linux内核西分为五个子系统，分别负责如下的功能：

1、进程管理（Process Scheduler），负责管理CPU资源，以便让各个进程可以以尽量公平的方式访问CPU。

2、内存管理（Memory Manager），负责管理内存资源，以便让各个进程可以安全地共享机器的内存资源。

3、虚拟文件系统（Virtual File System），Linux内核将不同功能的外部设备，例如Disk设备（硬盘、NAND Flash、Nor Flash等）、输入输出设备、显示设备等等，抽象为可以通过统一的文件操作接口（open、close、read、write等）来访问。这就是Linux系统“一切皆是文件”的体现。

4、网络子系统（Network），负责管理系统的网络设备，并实现多种多样的网络标准。

5、进程间通信（Inter-Process Communication），IPC不管理任何的硬件，它主要负责Linux系统中进程之间的通信。

如下图：

备注：Linux内核源代码包括三个主要部分：一是内核核心代码，包括Linux系统各个子系统和子模块，例如电源管理、Linux初始化等；二是其它非核心代码，例如库文件（因为Linux内核是一个自包含的内核，即内核不依赖其它的任何软件，自己就可以编译通过）、固件集合、KVM（虚拟机技术）等；三是编译脚本、配置文件、帮助文档、版权说明等辅助性文件。