Linux完整架构

Linux系统可分为内核和应用程序两个部分，但两个部分之间还有更精细的模块划分。

内核模式与系统调用

        计算器启动后，Linux的内核程序启动成为单一的内核进程。内核进程有权调用所有的计算机资源。当程序应用运行时，内核会分配给改应用程序一定的计算机资源。我们把内核程序的活动成为内核模式，而把应用程序的活动称为用户模式。

        应用程序启动后可以通过特定接口来调用内核功能。用户单次的内核调用，可以称为一次系统调用。系统调用通常不会被直接调用，而是通过库函数来间接调用。每个系统调用通常都有一个相应的库函数。例如，通过在树莓派命令行输入

$ man 2 read

可以看到关于 Linux 系统调用 read() 的详细说明，常见的系统调用有read，write，fork复制当前进程，wait等待某个进程，chdir改变工作目录。

以bash中的内置函数cd为例，bash实际上执行的是chdir的系统调用。系统调用发生后，作为用户进程的bash进程停止，操作系统转入内核模式。当内核完成chdir的系统调用后，即更改了进程的工作目录，bash进程恢复执行。

对用户程序来说，系统调用是内核的最小功能单位。用户程序不可能调用超越系统调用的内核动作。通过系统调用的接口，Linux实现了内核封装，隐藏了底层复杂性。

库函数

        系统调用基础而简单，但要实现一个简单的功能可能会要用到多个系统调用，代码会变的复杂，因此程序员可以使用上层的库函数。除了C语言标准库，Linux系统中还包含了POSIX标准库。函数malloc就是POSIX标准库中的库函数，用于内存分配。用户可以在目录/usr/lib下安装额外的库。

用户程序

Linux架构的最上层就是应用程序。我们已经知道，应用程序是二进制的可执行文件。在/bin和/usr/bin中，我们可以看到不同的可执行文件。按照惯例，应用程序所在的目录都被命名为bin。这里的bin是指binary，即二进制。

Linux中大多数可执行文件都是由C语言编写的。我们可以用gcc命令将C程序之间编译成可执行文件。gcc可以对源码进行一定的文本处理，将文件翻译成二进制序列，并找到程序依赖的库文件。有两种方式运行程序：

1、直接输入程序名，如ls、man、wget

2、用“./可执行文件”的方式，如./a.out

第一种方式中，命令包含在Shell的默认路径中，输入这些命令时Shell会搜索默认路径。默认路径在Shell中保存为一个变量，我们可以用以下代码打印出该默认路径

$ echo $PATH

结果如下：

/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/local/games:/usr/games

可以看到一系列的默认路径，如果我们想执行的应用程序在默认路径之外，我们必须使用完整路径或切换工作目录。