
Linux系统对大多数程序猿来说是非常熟悉的工具,它的免费,以及系统的开放性,可以随时取得程序的原代码,这对于程序开发人员很重要,那linux还有哪些优点,其中的内部组成又包含哪些内容,你是否还会感到熟悉呢?
linux优势
由于Linux 的内核大部分是用C 语言编写的,并采用了可移植的Unix标准应用程序接口,所以它支持如i386、Alpha、AMD和Sparc等系统平台,以及从个人电脑到大型主机,甚至包括嵌入式系统在内的各种硬件设备。与其他的操作系统不同的是,安装了Linux系统后,用户常用的一些办公软件、图形处理工具、多媒体播放软件和网络工具等都已无需安装。而对于程序开发人员来说,Linux更是一个很好的操作平台,在Linux 的软件包中,包含了多种程序语言与开发工具,如gcc、cc、C++、Tcl/Tk、Perl、Fortran77 等。和Unix系统一样,Linux系统是一个真正的多用户多任务的操作系统。多个用户可以各自拥有和使用系统资源,即每个用户对自己的资源(例如:文件、设备)有特定的权限,互不影响,同时多个用户可以在同一时间以网络联机的方式使用计算机系统。多任务是现代计算机的最主要的一个特点,由于Linux系统调度每一个进程是平等地访问处理器的,所以它能同时执行多个程序,而且各个程序的运行是互相独立的。Linux系统是一个具有先天病毒免疫能力的操作系统,很少受到病毒攻击。对于一个开放式系统而言,在方便用户的同时,很可能存在安全隐患。不过,利用Linux自带防火墙、入侵检测和安全认证等工具,及时修补系统的漏洞,就能大大提高Linux系统的安全性,让黑客们无机可乘。Linux 内核的源代码是以标准规范的32 位(在64 位CPU上是64 位)的计算机来做的最佳化设计,可确保其系统的稳定性。正因为Linux 的稳定,才使得一些安装 Linux 的主机像Unix 机一样常年不关而不曾宕机。Linux 内置了很丰富的免费网络服务器软件、数据库和网页的开发工具,如Apache、Sendmail、VSFtp、SSH、MySQL、PHP和JSP 等。近年来,越来越多的企业看到了Linux 的这些强大的功能,利用Linux 担任全方位的网络服务器。Linux内核

Inside the Linux Kernel
这幅漫画是以一个房子的侧方刨面图来绘画的。使用这样的一个房子来代表 Linux 内核。
地基
作为一个房子,最重要的莫过于其地基,在这个图片里,我们也从最下面的地基开始看起:

Filesystem
地基(底层)由一排排的文件柜组成,井然有序,文件柜里放置着“文件”——电脑中的文件。左上角,有一只胸前挂着 421 号牌的小企鹅,它表示着 PID(进程 ID) 为 421 的进程,它正在查看文件柜中的文件,这代表系统中正有一个进程在访问文件系统。在右下角有一只小狗,它是看门狗 ,这代表对文件系统的监控。
文件目录结构
## CentOS、Ubuntu、Debian下命令
sudo yum -y install tree
## Red Hat、Fedora下命令
sudo dnf install tree
## SUSE、openSUSE下命令
sudo zypper install tree
## 查看
tree /
/bin
/bin 目录是包含一些二进制文件的目录,即可以运行的一些应用程序。你会在这个目录中找到上面提到的 ls 程序,以及用于新建和删除文件和目录、移动它们基本工具。还有其它一些程序,等等。文件系统树的其他部分有更多的 bin 目录,但我们将在一会儿讨论这些目录。
/boot
/boot 目录包含启动系统所需的文件。我必须要说吗?好吧,我会说:不要动它!如果你在这里弄乱了其中一个文件,你可能无法运行你的 Linux,修复被破坏的系统是非常痛苦的一件事。另一方面,不要太担心无意中破坏系统:你必须拥有超级用户权限才能执行此操作。
`/dev 目录包含设备文件。其中许多是在启动时或甚至在运行时生成的。例如,如果你将新的网络摄像头或 USB 随身碟连接到你的机器中,则会自动弹出一个新的设备条目。
/etc
/etc 的目录名称会让人变得非常的困惑。/etc 得名于最早的 Unix 系统们,它的字面意思是 “etcetera”(诸如此类) ,因为它是系统文件管理员不确定在哪里放置的文件的垃圾场。 现在,说 /etc 是“要配置的所有内容”更为恰当,因为它包含大部分(如果不是全部的话)的系统配置文件。例如,包含系统名称、用户及其密码、网络上计算机名称以及硬盘上分区的安装位置和时间的文件都在这里。再说一遍,如果你是 Linux 的新手,最好是不要在这里接触太多,直到你对系统的工作有更好的理解。
/home
home 是你可以找到用户个人目录的地方。在我的情况下,/home 下有两个目录:/home/paul,其中包含我所有的东西;另外一个目录是 /home/guest 目录,以防有客人需要使用我的电脑。
/lib
lib 是库文件所在的地方。库是包含应用程序可以使用的代码文件。它们包含应用程序用于在桌面上绘制窗口、控制外围设备或将文件发送到硬盘的代码片段。 在文件系统周围散布着更多的 lib 目录,但是这个直接挂载在 / 的 /lib 目录是特殊的,除此之外,它包含了所有重要的内核模块。内核模块是使你的显卡、声卡、WiFi、打印机等工作的驱动程序。 在 /media 目录中,当你插入外部存储器试图访问它时,将自动挂载它。与此列表中的大多数其他项目不同,/media 并不追溯到 1970 年代,主要是因为当计算机正在运行而动态地插入和检测存储(U 盘、USB 硬盘、SD 卡、外部 SSD 等),这是近些年才发生的事。 然而,/mnt 目录是一些过去的残余。这是你手动挂载存储设备或分区的地方。现在不常用了。
/opt
opt 目录通常是你编译软件(即,你从源代码构建,并不是从你的系统的软件库中安装软件)的地方。应用程序最终会出现在 /opt/bin 目录,库会在 /opt/lib 目录中出现。 稍微的题外话:应用程序和库的另一个地方是 /usr/local,在这里安装软件时,也会有 /usr/local/bin 和 /usr/local/lib 目录。开发人员如何配置文件来控制编译和安装过程,这就决定了软件安装到哪个地方。
/proc
proc 就像 /dev 是一个虚拟目录。它包含有关你的计算机的信息,例如关于你的 CPU 和你的 Linux 系统正在运行的内核的信息。与 /dev 一样,文件和目录是在计算机启动或运行时生成的,因为你的系统正在运行且会发生变化。
/root
root 是系统的超级用户(也称为“管理员”)的主目录。它与其他用户的主目录是分开的,因为你不应该动它。所以把自己的东西放在你自己的目录中,伙计们。
/run
是另一个新出现的目录。系统进程出于自己不可告人的原因使用它来存储临时数据。这是另一个不要动它的文件夹。
/sbin
与 /bin 类似,但它包含的应用程序只有超级用户(即首字母的 s )才需要。你可以使用 sudo 命令使用这些应用程序,该命令暂时允许你在许多 Linux 发行版上拥有超级用户权限。/sbin 目录通常包含可以安装、删除和格式化各种东西的工具。你可以想象,如果你使用不当,这些指令中有一些是致命的,所以要小心处理。
/usr
目录是在 UNIX 早期用户的主目录所处的地方。然而,正如我们上面看到的,现在 /home 是用户保存他们的东西的地方。如今,/usr 包含了大量目录,而这些目录又包含了应用程序、库、文档、壁纸、图标和许多其他需要应用程序和服务共享的内容。 你还可以在 /usr 目录下找到 bin,sbin,lib 目录,它们与挂载到根目录下的那些有什么区别呢?现在的区别不是很大。在早期,/bin 目录(挂载在根目录下的)只会包含一些基本的命令,例如 ls、mv 和 rm ;这是一些在安装系统的时候就会预装的一些命令,用于维护系统的一个基本的命令。而 /usr/bin 目录则包含了用户自己安装和用于工作的软件,例如文字处理器,浏览器和一些其他的软件。 但是许多现代的 Linux 发行版只是把所有的东西都放到 /usr/bin 中,并让 /bin 指向 /usr/bin,以防彻底删除它会破坏某些东西。因此,Debian、Ubuntu 和 Mint 仍然保持 /bin 和 /usr/bin (和 /sbin 和 /usr/sbin )分离;其他的,比如 Arch 和它衍生版,只是有一个“真实”存储二进制程序的目录,/usr/bin,其余的任何 bin 目录是指向 /usr/bin` 的“假”目录。
/srv
目录包含服务器的数据。如果你正在 Linux 机器上运行 Web 服务器,你网站的 HTML文件将放到 /srv/http(或 /srv/www)。如果你正在运行 FTP 服务器,则你的文件将放到 /srv/ftp。
/sys
是另一个类似 /proc 和 /dev 的虚拟目录,它还包含连接到计算机的设备的信息。在某些情况下,你还可以操纵这些设备。例如,我可以通过修改存储在/sys/devices/pci0000:00/0000:00:02.0/drm/card1/card1-eDP-1/intel_backlight/brightness 中的值来更改笔记本电脑屏幕的亮度(在你的机器上你可能会有不同的文件)。但要做到这一点,你必须成为超级用户。原因是,与许多其它虚拟目录一样,在 /sys 中打乱内容和文件可能是危险的,你可能会破坏系统。直到你确信你知道你在做什么。否则不要动它。
/tmp
包含临时文件,通常由正在运行的应用程序放置。文件和目录通常(并非总是)包含应用程序现在不需要但以后可能需要的数据。你还可以使用 /tmp 来存储你自己的临时文件 —— /tmp 是少数挂载到根目录下而你可以在不成为超级用户的情况下与它进行实际交互的目录之一。
/var
最初被如此命名是因为它的内容被认为是可变的,因为它经常变化。今天,它有点用词不当,因为还有许多其他目录也包含频繁更改的数据,特别是我们上面看到的虚拟目录。
标准 Unix 文件系统

一层(地面层)

Floor
看完了地基,接下来我们来看地基上面的一层,都有哪些东西。

Process Table
在这一层,最引人瞩目的莫过于中间的一块垫子,众多小企鹅在围着着桌子坐着。这个垫子的区域代表进程表。左上角有一个小企鹅,站着,仿佛在说着什么,这显然是一位家长式的人物,不过看起来周围坐的那些小企鹅不是很听话——你看有好多走神、自顾自聊天的——“喂喂,说你呢,哇塞娃(188),转过身来”。它代表着 Linux 内核中的初始化(init)进程,也就是我们常说的 PID 为 1 的进程。桌子上坐的小企鹅都在等待状态中,等待工作任务。

Watchdog
瞧瞧,垫子(进程表)旁边也有一只小狗,它会监控小企鹅的状态(监控进程),当小企鹅们不听话时,它就会汪汪地叫喊起来。

Httpd Process
在这层的左侧,有一只号牌为 1341 的小企鹅,守在门口,门上写着 80,说明这个 PID 为 1341 的小企鹅负责接待 80 端口,也就是我们常说的 HTTP (网站)的端口。小企鹅头上有一片羽毛,这片羽毛大有来历,它是著名的 HTTP 服务器 Apache 的 Logo。喏,就是这个:

Apache Logo
向右看,我们可以看到这里仍有一扇门,门上写着 21,但是,看起来这扇门似乎年久失修,上面的门牌号都歪了,门口也没人守着。看起来这个 21 端口的 FTP 协议有点老旧了,目前用的人也比以前少了,以至于这里都没人接待了。
FTP(File Transfer Protocol,文件传输协议) 是 TCP/IP 协议组中的协议之一。FTP协议包括两个组成部分,其一为FTP服务器,其二为FTP客户端。其中FTP服务器用来存储文件,用户可以使用FTP客户端通过FTP协议访问位于FTP服务器上的资源。在开发网站的时候,通常利用FTP协议把网页或程序传到Web服务器上。此外,由于FTP传输效率非常高,在网络上传输大的文件时,一般也采用该协议。

Port 21
而在最右侧的一个门牌号 22 的们的待遇就大为不同,居然有一只带着墨镜的小企鹅在守着,看起来好酷啊,它是黑衣人叔叔吗?为什么要这么酷的一个企鹅呢,因为 22 端口是 SSH 端口,是一个非常重要的远程连接端口,通常通过这个端口进行远程管理,所以对这个端口进来的人要仔细审查。
SSH 为 Secure Shell 的缩写,由 IETF 的网络小组(Network Working Group)所制定;SSH 为建立在应用层基础上的安全协议。SSH 是较可靠,专为远程登录会话和其他网络服务提供安全性的协议。利用 SSH 协议可以有效防止远程管理过程中的信息泄露问题。SSH最初是UNIX系统上的一个程序,后来又迅速扩展到其他操作平台。SSH在正确使用时可弥补网络中的漏洞。SSH客户端适用于多种平台。几乎所有UNIX平台—包括HP-UX、Linux、AIX、Solaris、Digital UNIX、Irix,以及其他平台,都可运行SSH。

Ssh Daemon
它的身上写着 52,说明它是第 52 个小企鹅。

to FS
在图片的左上角,有一个向下台阶。这个台阶是底层(地基)的文件系统中的,进程们可以通过这个台阶,到文件系统中去读取文件,进行操作。

Cron Tab
在这一层中,有一个身上写着 217 的小企鹅,他正满头大汗地看着自己的手表。这只小企鹅就是定时任务(Crontab),他会时刻关注时间,查看是否要去做某个工作。
crontab命令常见于Unix和类Unix的操作系统之中,用于设置周期性被执行的指令。该命令从标准输入设备读取指令,并将其存放于“crontab”文件中,以供之后读取和执行。该词来源于希腊语 chronos(χρνο),原意是时间。通常,crontab储存的指令被守护进程激活, crond常常在后台运行,每一分钟检查是否有预定的作业需要执行。这类作业一般称为cron jobs。

Pipeline
在图片的中部,有两个小企鹅扛着管道(PipeLine)在行走,一只小企鹅可以把自己手上的东西通过这个管道,传递给后面的小企鹅。不过怎么看起来前面这种(男?)企鹅累得满头大汗,而后面那只(女?)企鹅似乎游刃有余——喂喂,前面那个,裤子快掉了~
Wine
在这一层还有另外的一个小企鹅,它手上拿着一杯红酒,身上写着 411,看起来有点不胜酒力。它就是红酒(Wine)小企鹅,它可以干(执行)一些来自 Windows 的任务。
Wine (“Wine Is Not an Emulator” 的缩写)是一个能够在多种 POSIX-compliant 操作系统(诸如 Linux,Mac OSX 及 BSD 等)上运行 Windows 应用的兼容层。另外英语单词wine是葡萄酒的意思。
跃层
在一层之上,还有一个跃层,这里有很多不同的屏幕,每个屏幕上写着 TTY(这就是对外的终端)。比如说最左边 tty4 上输入了“fre”——这是想输入“freshmeat...”么 :d ;它旁边的 tty2 和 tty3 就正常多了,看起来是比较正常的命令;tty7 显示的图形界面嗳,对,图形界面(X Window)一般就在 7 号终端;tty5 和 tty6 是空的,这表示这两个终端没人用。等等,tty1 呢?

tty
tty(终端)是对外沟通的渠道之一,但是,不是每一个进程都需要 tty,某些进程可以直接通过其他途径(比如端口)来和外部进行通信,对外提供服务的,所以,这一层不是完整的一层,只是个跃层。
图文 来源网络
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