深入了解Linux操作系统的内部结构与运作方式(linux结构详解)

随着互联网技术的飞速发展，Linux操作系统作为一款开源的操作系统，在众多的操作系统中成为了一枝独秀，越来越多的企业和个人选择使用Linux操作系统。但是，如果想要深入了解Linux操作系统，就需要对其内部结构与运作方式有一定的了解。本文将深入介绍Linux操作系统的内部结构与运作方式，以帮助读者深入了解Linux操作系统。

Linux操作系统的内部结构

我们来了解Linux操作系统的内部结构。Linux操作系统的内部结构可以分为内核和用户空间两部分。内核是操作系统的核心部分，它直接管理和控制计算机硬件，包括处理器、内存、外设等，是Linux操作系统最重要的组成部分。用户空间是进程运行的环境，包含各种进程、线程和应用程序，它们与内核交互以控制计算机硬件并提供各种功能。

内核主要由三个部分组成：进程管理器、文件系统和设备驱动器。进程管理器控制并监视所有进程的运行，包括进程的创建、销毁、状态等。文件系统提供了对存储设备上的数据的访问和管理。设备驱动器控制与计算机硬件的交互。

用户空间主要由各种进程、线程和应用程序组成。用户空间中的进程和线程是操作系统的执行实体，负责执行各种任务，如文件操作、网络通信等。应用程序是用户与计算机的交互接口，提供各种功能，如文本编辑、图形界面等。

Linux操作系统的运作方式

了解了Linux操作系统的内部结构，下面我们来介绍它的运作方式。Linux操作系统的运作方式可以分为内存管理、进程管理、文件系统和设备驱动器四个方面。

内存管理：Linux操作系统通过虚拟内存管理机制，将进程的虚拟地址空间映射到物理内存空间，从而实现对内存资源的分配和管理。Linux操作系统通过页表、分页机制等方式，实现了进程与物理内存的分离，保证了各个进程间的独立性和安全性。

进程管理：进程是Linux操作系统的核心，Linux操作系统通过进程调度算法，对各个进程进行优先级管理和时间片控制，保证了系统的稳定性和响应能力。Linux操作系统采用多线程技术，将一个进程分成多个线程，并在硬件资源上执行不同的任务，从而提高了系统的并发性。

文件系统：文件系统是Linux操作系统提供的一种管理存储设备的机制，由目录和文件组成，可以对硬盘、U盘等存储设备进行管理。Linux操作系统提供了多种文件系统，包括ext4、NTFS、FAT32等，用户可以根据自己的需求选择适合的文件系统。

设备驱动器：Linux操作系统通过设备驱动器，控制计算机硬件的交互。设备驱动器是连接操作系统和硬件的接口，Linux操作系统提供了各种设备驱动器，如网卡驱动器、显卡驱动器等，以实现对硬件资源的控制和管理。

本文深入介绍了Linux操作系统的内部结构和运作方式，包括内核和用户空间、内存管理、进程管理、文件系统和设备驱动器等方面。通过了解Linux操作系统的内部结构和运作方式，我们可以更好地理解Linux操作系统的工作原理和应用场景，为我们的学习和工作提供了很大的帮助。

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Linux目录结构

/bin：存放二进制可执行文件，常用命令一般都在这里;

/etc：存放系统管理和配置文件;

/home：存放所有用户文件的根目录，是用户主目录的基点;

/usr：存放系统应用程序;

/opt：额外安装的可选应用程序包所放置的位置;

/proc：虚拟文件系统目录，是系统内存的映射。可直接访问这个目录来获取系统信息;

/root：超级用户的主目录;

/in：存放二进制可执行文件，只有root才能访问。存放的是系统管理员使用的系统级别的管理命令和程序;

/dev：存放设备文件;

/mnt：系统管理员安装临时文件系统的安装点，系统提供这个目录是让用户临时挂载其他的文件系统;

/boot：存放用于系统引导时使用的各种文件;

/lib：存放着和系统运行相关的库文件;

/tmp：存放各种临时文件，是公用的临时文件存储点;

/var：存放运行时需要改变数据的文件，也是某些大文件的溢出区;

/lost+found：这个目录平时是空的，系统非正常关机而留下的文件。

Windows操作系统的目录结构，是以盘符为单位，C盘、D盘、E盘等等，数据存储在各个盘符之下，而Linux操作系统最顶层只有一个根目录root，所有文件都存储在这一个根目录之下。

Windows操作系统若插入一个外部设备（U盘等），在系统中是多了一个盘符H，对H盘的操作就是对外部设备的操作。Linux操作系统是在根目录root下有一个名叫mnt的子目录，在这个目录下，会出现一个目录，假设为sdcard，称之为挂载点，对它的操作就是对外部设备的操作。

Windows操作系统某用户登录系统后，对所有文件都具有增删改查的权限，即：可以操作任意目录，假设将C盘下Windows目录删除，则会导致系统异常，安全性较差。Linux操作系统对权限要求比较严格，用户登录后并非对所有目录具有增删改查权限，默认的当前目录为根目录下的home目录下的soft01，称之为主目录，对这个目录具有更高权限，其余目录文件一般都是只读的，不能随意删除，这样就保证了安全性。

/bin 二进制文件目录，存放用户级程序，是指向/usr/bin的符号链接

/etc 系统配置文件目录

/boot 引导目录，存放内核及引导文件

/in 系统二进制文件目录，存放内核级程序（例如init程序），是指向/usr/in的符号链接

/home 用户主目录

/root root用户的主目录

/usr 用户配置及程序文件

/lib 系统库文件

/proc 存放进程信息

/tmp 临时文件目录

/var 可变目录，存放日志文件等

/sys 系统目录，存放部分内核特性文件（驱动等）

/dev 系统设备目录

什么是Linux系统架构

Linux系统一般有4个主要部分：内核、shell、文件系统和应用程序，其中，内核、shell和文件系统组成了操作系统结构，使用户可以成功运行程序、管理文件并使用系统。

| Linux内核

即操作系统的核心，具有很多基本功能，负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。

由以下几部分组成：内存管理、进程管理、设备驱动程序、文件系统和网络管理等。

| 内存管理

不管计算机多优秀，它的内存以及资源都是有限的，为了让有限的物理内存满足应用程序对内存的需求量，Linux采用了虚拟内存的内存管理方式，其中包括了管理可用内存的方式以及物理和虚拟映射所使用的硬件机制。

Linux还提供了对4KB缓冲区的抽象，例如SLAB分配器。

| 进程管理

进程其实是某特定应用程序的一个运行实体，在Linux系统中，能够同时运行多个进程，Linux通过在短时间间隔内轮流运行这些进程而实现多任务，短的时间间隔称为时间片，让进程轮流运行的方法称为进程调度，完成调度的程序称为调度程序。

| 文件系统

和DOS操作系统不同的是，Linux操作系统中单独的文件系统并不是由驱动器号或驱动器名称来标识的，相反和Unix操作系统一样，Linux操作系统将独立的文件系统组合成了一个层次化的树形结构，并且由一个单独的实体代表这一文件系统。

| 网络接口(NET)

提供了对各种网络标准的存取和各种网络硬件的支持。网络接口可分为网络协议和网络驱动程序。网络协议部分负责实现每一种可能的网络传输协议。众所周知，TCP/IP协议是Internet的标准协议，同时也是事实上的工业标准。

| Linux文件系统

文件系统是文件存放在磁盘等存储设备上的组织方法。Linux系统能支持多种目前流行的文件系统，如Ext2、 Ext3、 FAT、 FAT32、 VFAT和

ISO9660。

| shell

是系统的用户界面，提供了用户与内核进行交互操作的一种接口。它接收用户输入的命令并把它送入内核去执行，是一个命令解释器。另外，shell编程语言具有普通编程语言的很多特点，用这种编程语言编写的shell程序与其他应用程序具有同样的效果。

内核、shell、文件系统和应用程序。内核、shell和文件系统一起形成了基本的操作系统结构，它们使得用户可以运行程序、管理文件并使用系统。部分层次结构如下图所示。

linux内核说明

内核是操作系统的核心，具有很多最基本功能，它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。

Linux 内核由如下几部分组成：内存管理、进程管理、设备驱动程序、文件系统和网络管

理等。这些组成其实是需要详细说明的

  2 . linux shell

shell是系统的用户界面，提供了用户与内核进行交互操作的一种接口。它接收用户输入的 命令并把它送入内核去执行，是一个命令解释器。另外，shell编程语言具有普通编程语言的很多特点，用这种编程语言编写的shell程序与其他应用程序具有同样的效果。

目前主要有下列版本的shell。

a．Bourne Shell：是贝尔实验室开发的。 　

b．BASH：是GNU的Bourne Again Shell，是GNU操作系统上默认的shell,大部分linux的发行套件使用的都是这种shell。

c．Korn Shell：是对Bourne SHell的发展，在大部分内容上与Bourne Shell兼容。 　　　

d．C Shell：是SUN公司Shell的BSD版本。

 3 . linux 文件系统

文件系统是文件存放在磁盘等存储设备上的组织方法。Linux系统能支持多种目前流行的文件系统，如EXT2、 EXT3、 FAT、 FAT32、 VFAT和ISO9660。

4. linux 应用

标准的Linux系统一般都有一套都有称为应用程序的程序集，它包括文本编辑器、编程语言、X Window、办公套件、Internet工具和数据库等。

您好很高兴回答您的问题:

Linux系统架构分为两个部分一个是单台Linux系统架构 另外一个是网站集群架构.

单台Linux系统架构:

由硬件,内核,命令解释器,外围软件组成

单台Linux系统架构

网站集群架构:

分为多个层次: 负载,web,数据库,存储,中间件层 

网站集群架构

Linux系统中的文件目录结构介绍

目录结构及主要内容

　　“/”根目录部分有以下子目录：

　　/usr 目录包含所有的命令、程序库、文档和其它文件。这些文件在正常操作中不会被改变的。这个目录也包含你的Linux发行版本的主要的应用程序，譬如，Netscape。

　　/var 目录包含在正常操作中被改变的文件：假脱机文件、记录文件、加锁文件、临时文件和页格式化文件等。

　　/home 目录包含用户的文件：参数设置文件、个性化文件、文档、数据、EMAIL、缓存数据等。这个目录在系统省级时应该保留。

　　/proc 目录整个包含虚幻的文件。它们实际上并不存在磁盘上，也不占用任何空间。（用ls –l 可以显示它们的大小）当查看这些文件时，实际上是在访问存在内存中的信息，这些信息用于访问系统

　　/bin 系统启动时需要的执行文件（二进制），这些文件可以被普通用户使用。

　　/in 系统执行文件（二进制），这些文件不打算被普通用户使用。（普通用户仍然可以使用它们，但要指定目录。）

　　/etc 操作系统的配置文件目录。

　　/root 系统管理员（也叫超级用户或根用户）的Home目录。

　　/dev 设备文件目录。LINUX下设备被当成文件，这样一来硬件被抽象化，便于读写、网络共享以及需要临时装载到文件系统中。正常情况下，设备会有一个独立的子目 录。这些设备的内容会出现在独立的子目录下。LINUX没有所谓的驱动符。

　　/lib 根文件系统目录下程序和核心模块的共享库。

　　/boot 用于自举加载程序（LILO或GRUB）的文件。当计算机启动时（如果有多个操作系统，有可能允许你选择启动哪一个操作系统），这些文件首先被装载。这个目录也会包含LINUX核（压缩文件vmlinuz），但LINUX核也可以存在别处，只要配置LILO并且LILO知道LINUX核在哪儿。

　　/opt 可选的应用程序，譬如，REDHAT 5.2下的KDE （REDHAT 6.0下，KDE放在其它的XWINDOWS应用程序中，主执行程序在/usr/bin目录下）

　　/tmp 临时文件。该目录会被自动清理干净。

　　/lost+found 在文件系统修复时恢复的文件

　　“/usr”目录下比较重要的部分有：

/usr/X11R6 X-WINDOWS系统（version 11, release 6)

/usr/X11 同/usr/X11R6 （/usr/X11R6的符号连接）

/usr/X11R6/bin 大量的小X-WINDOWS应用程序（也可能是一些在其它子目录下大执行文件的符号连接）。

/usr/doc LINUX的文档资料（在更新的系统中，这个目录移到/usr/share/doc）。

/usr/share 独立与你计算机结构的数据，譬如，字典中的词。

/usr/bin和/usr/in 类似与“/”根目录下对应的目录（/bin和/in），但不用于基本的启动（譬如，在紧急维护中）。大多数命令在这个目录下。

/usr/local 本地管理员安装的应用程序（也可能每个应用程序有单独的子目录）。在“main”安装后，这个目录可能是空的。这个目录下的内容在重安装或升级操作系统后应该存在。

/usr/local/bin 可能是用户安装的小的应用程序，和一些在/usr/local目录下大应用程序的符号连接。

　　/proc目录的内容：

　　/proc/cpuinfo 关于处理器的信息，如类型、厂家、型号和性能等。

　　/proc/devices 当前运行内核所配置的所有设备清单。

　　/proc/dma 当前正在使用的DMA通道。/proc/filesystems 当前运行内核所配置的文件系统。

　　/proc/interrupts 正在使用的中断，和曾经有多少个中断。

　　/proc/ioports 当前正在使用的I/O端口。

　　举例，使用下面的命令能读出系统的CPU信息。

　　cat /proc/cpuinfo

/bin

bin是binary的缩写。这个目录沿袭了UNIX系统的结构，存放着使用者最经常使用的命令。例如cp、ls、cat，等等。

/boot

这里存放的是启动Linux时使用的一些核心文件。

/dev

dev是device（设备）的缩写。这个目录下是所有Linux的外部设备，其功能类似DOS下的.sys和Win下的.vxd。在Linux中设备和文件是用同种方法访问的。例如：/dev/hda代表之一个物理IDE硬盘。

/etc

这个目录用来存放系统管理所需要的配置文件和子目录。

/home

用户的主目录，比如说有个用户叫wang，那他的主目录就是/home/wang也可以用~wang表示。

/lib

这个目录里存放着系统最基本的动态链接共享库，其作用类似于Windows里的.dll文件。几乎所有的应用程序都须要用到这些共享库。

/lost+found

这个目录平时是空的，当系统不正常关机后，这里就成了一些无家可归的文件的避难所。对了，有点类似于DOS下的.chk文件。

/mnt

这个目录是空的，系统提供这个目录是让用户临时挂载别的文件系统。

/proc

这个目录是一个虚拟的目录，它是系统内存的映射，我们可以通过直接访问这个目录来获取系统信息。也就是说，这个目录的内容不在硬盘上而是在内存里。

/root

系统管理员（也叫超级用户）的主目录。作为系统的拥有者，总要有些特权啊！比如单独拥有一个目录。

/in

s就是Super User的意思，也就是说这里存放的是系统管理员使用的管理程序。

/tmp

这个目录不用说，一定是用来存放一些临时文件的地方了。

/usr

这是最庞大的目录，我们要用到的应用程序和文件几乎都存放在这个目录下。其中包含以下子目录；

/usr/X11R6

存放X-Window的目录；

/usr/bin

存放着许多应用程序；

/usr/in

给超级用户使用的一些管理程序就放在这里；

/usr/doc

这是Linux文档的大本营；

/usr/include

Linux下开发和编译应用程序需要的头文件，在这里查找；

/usr/lib

存放一些常用的动态链接共享库和静态档案库；

/usr/local

这是提供给一般用户的/usr目录，在这里安装软件最适合；

/usr/man

man在Linux中是帮助的同义词，这里就是帮助文档的存放目录；

/usr/src

Linux开放的源代码就存在这个目录，爱好者们别放过哦！

/var

这个目录中存放着那些不断在扩充着的东西，为了保持/usr的相对稳定，那些经常被修改的目录可以放在这个目录下，实际上许多系统管理员都是这样干的。顺带说一下系统的日志文件就在/var/log目录中。

　　总结来说：

　　· 用户应该将文件存在/home/user_login_name目录下(及其子目录下)。

　　· 本地管理员大多数情况下将额外的软件安装在/usr/local目录下并符号连接在/usr/local/bin下的主执行程序。

　　· 系统的所有设置在/etc目录下。

　　· 不要修改根目录（“/”）或/usr目录下的任何内容，除非真的清楚要做什么。这些目录更好和LINUX发布时保持一致。

　　· 大多数工具和应用程序安装在目录：/bin, /usr/in, /in, /usr/x11/bin,/usr/local/bin。

　　· 所有的文件在单一的目录树下。没有所谓的“驱动符”。

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