Linux操作系统详解：内核、目录结构与命令解析-优快云博客

Linux系统分为内核空间和用户空间，内核包括进程调度、内存管理、虚拟文件系统、网络接口和进程间通信。目录结构中，bin存放可执行程序，sbin用于root用户，etc包含配置文件，lib存储库，proc反映内存使用。命令执行通过命令解析器bash完成，PATH环境变量用于找寻命令。命令提示行提供交互环境，快捷键如Tab用于命令补全。

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1.Linux内核

Linux 系统从应用角度来看，分为内核空间和用户空间两个部分。内核空间是 Linux 操作系统的主要部分，但是仅有内核的操作系统是不能完成用户任务的。丰富并且功能强大的应用程序包是一个操作系统成功的必要件。

Linux 的内核主要由 5 个子系统组成：进程调度、内存管理、虚拟文件系统、网络接口、进程间通信。

1.1 进程调度 SCHED

进程调度指的是系统对进程的多种状态之间转换的策略。Linux 下的进程调度有 3 种策略：SCHED_OTHER、SCHED_FIFO 和 SCHED_RR。

SCHED_OTHER：分时调度策略（默认），是用于针对普通进程的时间片轮转调度策略。
SCHED_FIFO：实时调度策略，是针对运行的实时性要求比较高、运行时间短的进程调度策略
SCHED_RR：实时调度策略，是针对实时性要求比较高、运行时间比较长的进程调度策略。

1.2 内存管理 MMU

内存管理是多个进程间的内存共享策略。在 Linux 中，内存管理主要说的是虚拟内存。
虚拟内存可以让进程拥有比实际物理内存更大的内存，可以是实际内存的很多倍。
每个进程的虚拟内存有不同的地址空间，多个进程的虚拟内存不会冲突。

1.3 虚拟文件系统 VFS

在 Linux 下支持多种文件系统，如 ext、ext2、minix、umsdos、msdos、vfat、ntfs、proc、smb、ncp、iso9660、sysv、hpfs、affs 等。
目前 Linux 下最常用的文件格式是 ext2 和 ext3。
1.4 网络接口

Linux 是在 Internet 飞速发展的时期成长起来的，所以 Linux 支持多种网络接口和协议。网络接口分为网络协议和驱动程序，网络协议是一种网络传输的通信标准，而网络驱动则是对硬件设备的驱动程序。Linux 支持的网络设备多种多样，几乎目前所有网络设备都有驱动程序。

1.5 进程间通信

Linux 操作系统支持多进程，进程之间需要进行数据的交流才能完成控制、协同工作等功能，Linux 的进程间通信是从 UNIX 系统继承过来的。Linux 下的进程间的通信方式主要有管道、信号、消息队列、共享内存和套接字等方法。

2. Linux 目录结构

在这里插入图片描述

在 linux 中根目录的子目录结构相对是固定的 (名字固定), 不同的目录功能是也是固定的

bin: binary, 二进制文件目录，存储了可执行程序，今天要将的命令对应的可执行程序都在这个目录中
sbin: super binary, root 用户使用的一些二进制可执行程序
etc: 配置文件目录，系统的或者用户自己安装的应用程序的配置文件都存储在这个目录中
lib: library, 存储了一些动态库和静态库，给系统或者安装的软件使用
media: 挂载目录，挂载外部设备，比如：光驱，扫描仪
mnt: 临时挂载目录，比如我们可以将 U 盘临时挂载到这个目录下
proc: 内存使用的一个映射目录，给操作系统使用的
tmp: 临时目录，存放临时数据，重启电脑数据就被自动删除了
boot: 存储了开机相关的设置
home: 存储了普通用户的家目录，家目录名和用户名相同
root: root 用户的家目录
dev: device , 设备目录，Linux 中一切皆文件，所有的硬件会抽象成文件存储起来，比如：键盘，鼠标
lost+found: 一般时候是空的，电脑异常关闭 / 崩溃时用来存储这些无家可归的文件，用于用户系统恢复
opt: 第三方软件的安装目录
var: 存储了系统使用的一些经常会发生变化的文件，比如：日志文件
usr: unix system resource, 系统的资源目录
- /usr/bin: 可执行的二进制应用程序
- /usr/games: 游戏目录
- /usr/include: 包含的标准头文件目录
- /usr/local: 和 opt 目录作用相同，安装第三方软件

对于用户自己的文件，一般都是存放到自己的家目录中，也就是 /home/用户名里边，通过指定的相应的路径就可以找到这个文件了。关于路径的指定的有两种方式：相对路径和绝对路径。

2.1 相对路径

相对路径：相对路径就是相对于当前文件的路径。在 Linux 中有两个表示路径的特殊符号:

./ ：代表目前所在的目录，也可以使用 . 表示。
…/ ：代表当前目录的上一层目录，也可以使用 … 表示。
相对路径的优缺点:
- 优点：简洁，目录相对较短，书写方便
- 缺点：变更工作目录之后，使用相同的相对路径就找不到原来的文件了

2.2 绝对路径

绝对路径：从系统磁盘起始节点开始描述的路径。

Linux：起始节点为根目录，比如： /root/pc0z1/vscode/data
Windows: 起始节点为某个磁盘的盘符，比如：E:\root\pc01\vscode\data
以上边的目录为例，从当前 root 家目录 /root, 进入到 data目录使用绝对路径
绝对路径的优缺点:
- 优点：在操作系统的任意位置都可以通过绝对路径访问到对应的文件
- 缺点：字符串较长，书写起来比较麻烦，看起来也不够简洁

3. 命令解析器

在 Linux 中需要通过终端执行对应的命令来完成某些操作，那么这些命令是如何被执行的呢？

这些命令都是通过命令解析器解析完成并执行的，如果用户在终端输入是正确的内部指令，命令解析器就执行这个命令，如果不是正确的指令，则提示命令无法解析。

3.1 工作原理

命令解析器在 Linux 操作系统中就是一个进程 (运行的应用程序), 它的名字叫做 bash 通常我们更习惯将其称之为 shell (即: sh)。他们之间的渊源是这样的，在 Unix 操作系统诞生之后一个叫伯恩 (Bourne) 的人为其编写了命令解析器取名为 shell， Linux 操作系统诞生之后伯恩再次改写了 shell (sh)，将其称之为 bash (Bourne Again SHell)，bash 就是 sh 的增强版本。

在 Linux 操作系统中默认使用的命令解析器是 bash, 当然也同样支持使用 sh。当用户打开一个终端窗口，并输入相关指令，按回车键，这时候命令解析器就开始工作了，具体步骤如下：

在 Linux 中有一个叫做 PATH 的环境变量，里边存储了一些系统目录 (windows也有, 叫 Path)

# 通过 echo 命令可以查看环境变量 PATH 中的值, 在shell中变量名前加 $ 就是取值
[root@pc01 ~]$ echo $PATH
/home/pc01/minicoda3/condabin:/home/pc01/minicoda3/bin ......

命令解析器需要依次搜索 PATH 中的各个目录，检查这些目录中是否有用户输入的指令
- 如果找到了，执行该目录下的可执行程序，用户输入的命令就被执行完毕了
- 如果没有找到，继续搜索其他目录，最后还是没有找到，会提示命令找不到，因此无法被执行
```
[root@pc01 ~]# asdjflksd
-bash: asdjflksd: command not found
```

3.2 命令提示行

在 Linux 终端中，输入要执行的指令之前会有想用的命令提示，我们将其称之为命令提示行，例如:

3.3 命令行快捷键

快捷键	功能	备注
Tab	命令自动补齐	在终端中输入某个命令的前一个或若干个字符，再按 Tab 键
Ctrl+p	显示输入的上一个历史命令	从输入的最后一个命令往前倒，也可以使用 ↑键
Ctrl+n	显示输入的下一个历史命令	也可以使用 ↓键
Ctrl+a	光标移动命命令行首	也可以使用 Home 键
Ctrl+e	光标移动命命令行尾	也可以使用 End 键
Ctrl+u	删除光标前的部分字符串	无
Ctrl+k	删除光标后的部分字符串	无
→	光标向右移动一个字符	无
←	光标向右移动一个字符	无
Backspace/Delete	删除光标前 / 后的一个字符	无