操作系统 - Linux

Linux 是 UNIX 操作系统的一个流行版本。它是开源的，因为其源代码可以免费获取。它是免费使用的。Linux 在设计时考虑了 UNIX 兼容性。其功能列表与 UNIX 的非常相似。

Linux 系统的组件

Linux 操作系统主要由三个组件组成

• Kernel − Kernel 是 Linux 的核心部分。它负责操作系统的所有主要活动。它由各种模块组成，并直接与底层硬件交互。Kernel 提供所需的抽象，以向系统或应用程序隐藏低级硬件细节。

• System Library − System libraries 是特殊的函数或程序，应用程序或系统实用程序通过它们访问 Kernel 的功能。这些库实现了操作系统的大部分功能，并且不需要 kernel 模块的代码访问权限。

• System Utility − System Utility 程序负责执行特定的、单个级别的任务。

Kernel Mode 与 User Mode

Kernel 组件代码在一种特殊的特权模式下执行，称为 kernel mode，它可以完全访问计算机的所有资源。此代码代表单个进程，在单个地址空间中执行，不需要任何上下文切换，因此非常高效且快速。Kernel 运行每个进程并为进程提供系统服务，为进程提供对硬件的受保护访问。

不需要在 kernel mode 下运行的支持代码位于 System Library 中。用户程序和其他系统程序在 User Mode 下工作，该模式无法访问系统硬件和 kernel 代码。用户程序/实用程序使用 System libraries 访问 Kernel 函数，以执行系统的低级任务。

基本特性

以下是 Linux 操作系统的一些重要特性。

• Portable − 可移植性意味着软件可以在不同类型的硬件上以相同方式工作。Linux kernel 和应用程序支持在任何硬件平台上安装。

• Open Source − Linux 源代码是免费可用的，它是一个基于社区的开发项目。多个团队协作工作，以增强 Linux 操作系统的能力，并且它在不断演进。

• Multi-User − Linux 是一个多用户系统，意味着多个用户可以同时访问系统资源，如内存/RAM/应用程序。

• Multiprogramming − Linux 是一个多道程序系统，意味着多个应用程序可以同时运行。

• Hierarchical File System − Linux 提供了一个标准文件结构，其中系统文件/用户文件被组织排列。

• Shell − Linux 提供了一个特殊的解释器程序，可以用来执行操作系统的命令。它可以用于执行各种类型的操作、调用应用程序等。

• Security − Linux 通过身份验证功能（如密码保护、对特定文件的受控访问、数据加密）提供用户安全性。

架构

下图展示了 Linux 系统的架构 −

Linux 系统的架构由以下层组成 −

• Hardware layer − 硬件包括所有外围设备（RAM/HDD/CPU 等）。

• Kernel − 它是操作系统的核心组件，直接与硬件交互，为上层组件提供低级服务。

• Shell − 一个内核接口，隐藏内核函数的复杂性。Shell 从用户接收命令并执行内核函数。

• Utilities − 提供操作系统大部分功能的实用程序。