Linux学习|系统架构的学习

　　学习一个系统必须是要对这个系统有一定的深刻的了解清楚，掌握好系统中的架构显示，了解清楚逻辑思路，才可以进一步的有效率的学习下去，系统的学习，不仅仅是如何操作，更重要的是掌握好更高级一点的系统概念，本文将为大家讲解的是Linux系统中的架构，包括内核、shell脚本、硬件、库函数的学习，刚学习的朋友们可以来了解一下。

　　我们看到下图中的一个结构图所显示：表示的是Linux系统的一个架构

　　我们在图中看到最内层的是硬件，看到最外层的是用户常用的应用，例如firefox浏览器，evolution查看邮件，一个计算流体模型等等。系统的硬件是物质基础，而应用简单来说就是提供服务，但是在这个两者之间还是需要一定的周折才可以。

　　在Linux的启动过程中，Linux它首先启动内核(kernel)，所谓的内核它是一段计算机程序，这个程序直接管理管理硬件，包括CPU、内存空间、硬盘接口、网络接口等等。可能你不知道，现在所有的计算机操作它都要通过内核传递给硬件。

　　为了方便调用内核，Linux将内核的功能接口制作成系统调用(systemcall)。系统调用看起来就像C语言的函数。用户也是可以在程序中直接调用。需要了解清楚的是Linux系统有两百多个这样的系统调用。

　　作为一个普通的系统用户来说，你并不需要去了解内核的复杂结构，也可以是去使用内核。系统的调用是操作系统的最小功能单位。一个操作系统，以及基于操作系统的应用，都不可能实现超越系统调用的功能。实际上一个系统调用函数就像是汉字的一个笔画。任何一个汉字都要由基本的笔画（点、横、撇等等）构成，这也就对用户有一定的规划限制。

　　在Linux中的命令行中输入$man2syscalls你就可以去查看所有的系统调用。你也可以通过$man2read来查看系统调用read()的说明。在这两个命令中的2这些都是表示我们要在2类(系统调用类)中查询(具体各个类是什么，我们是可以通过$manman看到)。

　　在系统中的调用提供的功能是非常的基础，因此它使用起来很麻烦。一个简单的给变量分配内存空间的操作，就需要动用多个系统调用。Linux它是定义了一些库函数(libraryroutine)来将系统调用组合成某些常用的功能。上面的分配内存的操作，可以定义成一个库函数(像malloc()这样的函数)。比如在读取文件的时候，系统调用要求我们设置好所需要的缓冲。

　　用户也是可以使用StandardIO库中的读取函数。这个读取函数既负责设置缓冲，又是负责使用读取的系统调用函数。使用库函数对机器来说，它是没有太大的一个效率，但是可以把程序员从细节中解救出来。

　　所谓的库函数就像是汉字的偏旁部首，它由笔画组成，但使用偏旁部首更容易组成字，比如"铁"。在实际上用户也是可以不去使用库函数，而是直接调用系统函数，就像“人”字一样，它并不用偏旁部首也就可以使用。

　　(其实在实际上，一个操作系统要称得上是UNIX系统，它必须要拥有一些库函数，比如ISOC标准库，POSIX标准等基本的库函数)

　　在前面的文章中我们就向大家说明了shell它是一个特殊的应用。很多Linux的用户都将它称为命令行。shell它也是一个命令解释器(interpreter)，当我们输入“ls-l”的时候，它将此字符串解释为：

　　1.在默认路径找到该文件(/bin/ls)，

　　2.执行该文件，并附带参数"-l"。

　　若果是用>来去表示重新定向的话，用|来去表示管道，也是通过shell解释&或者|的含义。Shell接着通过系统调，用来去指挥内核，实现具体的重定向或者管道。在之前没有基本的图形界面之前，shell它是充当了用户的一个界面，当用户是要去运行某些应用时，他是可以通过shell输入命令，这样来去来运行程序。

　　熟悉shell的朋友都知道，shell它是可编程的，它可以执行符合shell语法的文本。这样的文本我们称之为shell脚本(script)。我们在架构图中看到，shell它是可以下通系统调用，上通各种应用，同时的话还有许多自身的小工具，它也是可以去使用。那么Shell脚本它也是可以在寥寥数行中，实现复杂的一些功能。

　　我们可以理解为UNIX的一条哲学是让每个程序尽量独立的做好一个小的功能。而shell它是充当了这些小功能之间的"胶水"，让不同程序能够以一个清晰的接口(文本流)来去协同工作，从而增强各个程序的功能。这也是Linux的老用户经常鼓励新手多用shell，而少去用图形化的原因之一。

　　(在前面的文章中我们知道shell它也是有很多种，最常见的是bash,另外还有sh,csh,tcsh,ksh，它们出现的年代不同，因此它的功能也是不同的，这一点我们是可以理解的)

　　可以说一个shell对应一个终端(terminal)。在之前的理解我们知道终端是一个硬件设备，用来输入并显示输出。现在随着图形化界面的普及，终端它往往就是像上图一样，它是一个图形化的窗口。用户是可以通过这个窗口输入或者输出文本。这个文本直接传递给shell进行分析解释，最后是执行操作。

　　在最后面我们进入一般的应用。应用是一个程序，它是可以：

　　1.直接调用系统函数

　　2.也可以是调用库函数

　　3.并且是运行shell的脚本

　　看到的这些应用，它是可以由多种语言开发，那么它最常见的就是使用C语言来进行开发。

　　小结：通过对本文的一个简单的理解，相信你也是可以了解清楚一个Linux系统它所包含那些基本的架构，以及这些架构它们之间的关系是怎样的，合理的使用shell脚本这对你的操作学习将会有更大的一个帮助。