Linux 系统构造：内核、进程和文件系统196

引言

Linux 是一种类似 Unix 的操作系统，以其稳定性、安全性以及在各种硬件平台上的可移植性而闻名。为了理解 Linux 操作系统的功能，至关重要的是深入了解其核心结构。

内核

内核是 Linux 操作系统的心脏。它是负责管理硬件资源、执行系统调用和协调进程之间通信的核心软件。内核可以被视为一个中间层，它位于硬件和用户应用程序之间。它处理诸如内存管理、设备访问、进程调度和文件系统访问之类的任务。

进程

进程是正在执行的程序的一个实例。每个进程都有自己的内存空间和资源，并且可以独立于其他进程运行。在 Linux 中，进程由称为任务控制块 (TCB) 的数据结构表示。TCB 包含有关进程状态、资源使用和优先级的详细信息。

进程调度程序是内核的一个组件，它负责分配 CPU 时间给正在运行的进程。不同的调度程序算法用于确定进程的优先级，例如先到先服务 (FIFO)、轮询调度和优先级调度。

文件系统

文件系统是组织和管理数据存储的系统。它提供了一种结构化的方式来存储和检索文件、目录和其他数据对象。Linux 支持多种文件系统，包括 EXT4、XFS 和 Btrfs。

文件系统由两部分组成：文件系统类型和文件系统实现。文件系统类型定义文件系统的数据结构和组织，而文件系统实现提供对硬件的实际访问。

Linux 文件系统层次结构 (FHS)

FHS 是一个标准，它定义了 Linux 文件系统中目录和文件的一致组织。它提供了一个统一的框架，使应用程序和用户可以轻松地找到和访问文件。

FHS 将文件系统划分为几个主要目录，包括 /bin、/boot、/dev、/etc、/home、/lib、/media、/mnt、/opt、/proc、/root、/run、/sbin、/srv、/sys、/tmp 和 /usr。

虚拟文件系统 (VFS)

VFS 是 Linux 内核中的一个抽象层，它提供了对不同文件系统类型的统一接口。它允许应用程序使用一致的 API 与各种文件系统交互，而无需了解底层实现的详细信息。

VFS 负责文件系统的挂载、卸载和访问。它还提供诸如文件权限、文件锁和文件属性之类的抽象概念。

设备文件

设备文件是特殊类型的文件，它表示硬件设备。在 Linux 中，一切都被视为文件，包括设备。设备文件提供了一种与设备交互的方法，就好像它们是普通文件一样。

有两种类型的设备文件：字符设备文件和块设备文件。字符设备文件用于一次处理单个字符，而块设备文件用于处理较大的数据块。

结论

Linux 系统架构是一个复杂且多方面的系统，它允许在各种平台上运行软件。内核、进程、文件系统和 VFS 等组件共同协作，提供一个稳定高效的操作环境。

2024-12-28

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