linux unix编程思想,[心得] UNIX分层设计

UNIX分层设计是其哲学体系的集中体现，理解其指导思想有助于拓展其它复杂系统的设计思路。

我对UNIX整个设计层次理解如下：

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二进制：硬件(CPU、内存、外储、外设等)

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二进制：内核(驱动、调度、内存管理、文件系统等)

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二进制：守护进程(服务进程、机器交流接口等)

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二进制：基础运行层(运行时库、虚拟机等)

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文　本：Shell胶合层(开发套件、实用程序、人机界面等)

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文　本：应用层(环境设定、应用脚本、服务配置等)

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图　形：可视化层(图形人机界面)

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一)内核与守护进程强调高效、稳定、持久，故采用二进制设计实现。这二者构成最基础的机制层。

·内核实现以下功能：

1. 按任务分配和派生关系组织各个进程，监控进程之间(信号机制)、进程组与终端之间(终端登录机制)的通信；

2. 通过统一的文件系统架构，屏蔽掉设备差异并暴露出正交、紧凑的通信API，提供三个层次的引用句柄(inode、vnode、fd)；

3. 在虚拟文件系统上加上引用机制(软硬链接)、访问权限机制。

·守护进程实现以下功能：

1. 设备监控管理；

2. 系统监控管理；

3. 特定服务(信息交换接口)。

二)基础运行层提供各种运行时支持，如函数库、虚拟机环境。为了保证高效率，这一层仍然使用二进制设计实现。

三)Shell胶合层提供基础人机交互界面、必要的程序粘合接口，以及扩展基础运行层的开发机制。这一层开始大量使用文本设计实现，注重可读性、可写性、可移植性，极力提升开发效率、维护效率，尊重变化、拥抱变化。内核层与守护进程层均提供实用工具供Shell操作员使用，以调优、监管系统。

四)应用层提供各种程序执行环境设定、用户操作环境设定、服务执行配置等，仍然强调文本化、高操作效率、高理解性。

五)可视化层属于可选部分，为终端用户提供自然、符合人类理解逻辑的人机交互界面，注重易操作性、美观、舒适。

纵观整套UNIX结构体系，会发现处处均有“机制/策略”的分层式设计。如提供“统一文件访问机制”与“不同文件系统实现策略”，“用户登录Shell机制”与“选择登录Shell策略”，“环境信息设定机制”与“环境信息设定策略”等等。

将机制与策略分开，固化基本恒定不变的机制部分，灵活实现可替换的、经常变化的策略部分，是UNIX分层设计的核心思想。