Linux系统一般有4个主要部分：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。

Linux操作系统的体系架构分为用户态和内核态（或者用户空间和内核）。内核从本质上看是一种软件——控制计算机的硬件资源，并提供上层应用程序运行的环境。用户态即上层应用程序的活动空间，应用程序的执行必须依托于内核提供的资源，包括CPU资源、存储资源、I/O资源等。为了使上层应用能够访问到这些资源，内核抽象出一层系统调用接口，用于用户的调用访问。

系统调用是linux的最小功能单位，是不能简化的操作，其他的库函数都是建立在系统调用的基础上的，其本质也是系统调用。那么库函数的存在就是为了实现一些用户常用的业务逻辑函数，比起调用更为精简的系统调用函数，它实现对系统调用的封装，将简单的业务逻辑接口呈现给用户，方便用户调用，省去了复杂的实现细节，能为程序员去掉很多繁文缛节，使得代码也不会那么臃肿。　
总结一下，用户态的应用程序可以通过三种方式来访问内核态的资源：

下图是对上图的一个细分结构，从这个图上可以更进一步对内核所做的事有一个“全景式”的印象。主要表现为：向下控制硬件资源，向内管理操作系统资源：包括进程的调度和管理、内存的管理、文件系统的管理、设备驱动程序的管理以及网络资源的管理，向上则向应用程序提供系统调用的接口。从整体上来看，整个操作系统分为两层：用户态和内核态，这种分层的架构极大地提高了资源管理的可扩展性和灵活性，而且方便用户对资源的调用和集中式的管理，带来一定的安全性。

因为操作系统的资源是有限的，如果访问资源的操作过多，必然会消耗过多的资源，而且如果不对这些操作加以区分，很可能造成资源访问的冲突。所以，为了减少有限资源的访问和使用冲突，Unix/Linux的设计哲学之一就是：对不同的操作赋予不同的执行等级，就是所谓特权的概念。简单说就是有多大能力做多大的事，与系统相关的一些特别关键的操作必须由最高特权的程序来完成。Intel的X86架构的CPU提供了0到3四个特权级，数字越小，特权越高，Linux操作系统中主要采用了0和3两个特权级，分别对应的就是内核态和用户态。运行于用户态的进程可以执行的操作和访问的资源都会受到极大的限制，而运行在内核态的进程则可以执行任何操作并且在资源的使用上没有限制。很多程序开始时运行于用户态，但在执行的过程中，一些操作需要在内核权限下才能执行，这就涉及到一个从用户态切换到内核态的过程。比如C函数库中的内存分配函数malloc()，它具体是使用sbrk()系统调用来分配内存，当malloc调用sbrk()的时候就涉及一次从用户态到内核态的切换，类似的函数还有printf()，调用的是wirte()系统调用来输出字符串，等等。
　　到底在什么情况下会发生从用户态到内核态的切换，一般存在以下三种情况：

1）当然就是系统调用：原因如上的分析。

2）异常事件： 当CPU正在执行运行在用户态的程序时，突然发生某些预先不可知的异常事件，这个时候就会触发从当前用户态执行的进程转向内核态执行相关的异常事件，典型的如缺页异常。

3）外围设备的中断：当外围设备完成用户的请求操作后，会像CPU发出中断信号，此时，CPU就会暂停执行下一条即将要执行的指令，转而去执行中断信号对应的处理程序，如果先前执行的指令是在用户态下，则自然就发生从用户态到内核态的转换。

注意：系统调用的本质其实也是中断，相对于外围设备的硬中断，这种中断称为软中断，这是操作系统为用户特别开放的一种中断，如Linux int 80h中断。所以，从触发方式和效果上来看，这三种切换方式是完全一样的，都相当于是执行了一个中断响应的过程。但是从触发的对象来看，系统调用是进程主动请求切换的，而异常和硬中断则是被动的。

内核是操作系统的核心，具有很多最基本功能，如虚拟内存、多任务、共享库、需求加载、可执行程序和TCP/IP网络功能。Linux内核的模块分为以下几个部分：存储管理、CPU和进程管理、文件系统、设备管理和驱动、网络通信、系统的初始化和系统调用等。

对任何一台计算机而言，其内存以及其它资源都是有限的。为了让有限的物理内存满足应用程序对内存的大需求量，Linux 采用了称为“虚拟内存”的内存管理方式。Linux 将内存划分为容易处理的“内存页”（对于大部分体系结构来说都是 4KB）。Linux 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。不过内存管理要管理的可不止 4KB 缓冲区。Linux 提供了对 4KB 缓冲区的抽象，例如 slab 分配器。这种内存管理模式使用 4KB 缓冲区为基数，然后从中分配结构，并跟踪内存页使用情况，比如哪些内存页是满的，哪些页面没有完全使用，哪些页面为空。这样就允许该模式根据系统需要来动态调整内存使用。为了支持多个用户使用内存，有时会出现可用内存被消耗光的情况。由于这个原因，页面可以移出内存并放入磁盘中。这个过程称为交换，因为页面会被从内存交换到硬盘上。内存管理的源代码可以在 ./linux/mm 中找到。

进程实际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 通过在短的时间间隔内轮流运行这些进程而实现“多任务”。这一短的时间间隔称为“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。

进程调度控制进程对CPU的访问。当需要选择下一个进程运行时，由调度程序选择最值得运行的进程。可运行进程实际上是仅等待CPU资源的进程，如果某个进程在等待其它资源，则该进程是不可运行进程。Linux使用了比较简单的基于优先级的进程调度算法选择新的进程。
通过多任务机制，每个进程可认为只有自己独占计算机，从而简化程序的编写。每个进程有自己单独的地址空间，并且只能由这一进程访问，这样，操作系统避免了进程之间的互相干扰以及“坏”程序对系统可能造成的危害。 为了完成某特定任务，有时需要综合两个程序的功能，例如一个程序输出文本，而另一个程序对文本进行排序。为此，操作系统还提供进程间的通讯机制来帮助完成这样的任务。Linux 中常见的进程间通讯机制有信号、管道、共享内存、信号量和套接字等。

和 DOS 等操作系统不同，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（如 A: 或 C: 等）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。Linux 将新的文件系统通过一个称为“挂装”或“挂上”的操作将其挂装到某个目录上，从而让不同的文件系统结合成为一个整体。Linux 操作系统的一个重要特点是它支持许多不同类型的文件系统。Linux 中最普遍使用的文件系统是 Ext2，它也是 Linux 土生土长的文件系统。但 Linux 也能够支持 FAT、VFAT、FAT32、MINIX 等不同类型的文件系统，从而可以方便地和其它操作系统交换数据。由于 Linux 支持许多不同的文件系统，并且将它们组织成了一个统一的虚拟文件系统.

虚拟文件系统（VirtualFileSystem,VFS）:隐藏了各种硬件的具体细节，把文件系统操作和不同文件系统的具体实现细节分离了开来，为所有的设备提供了统一的接口，VFS提供了多达数十种不同的文件系统。虚拟文件系统可以分为逻辑文件系统和设备驱动程序。逻辑文件系统指Linux所支持的文件系统，如ext2,fat等，设备驱动程序指为每一种硬件控制器所编写的设备驱动程序模块。

虚拟文件系统（VFS）是 Linux 内核中非常有用的一个方面，因为它为文件系统提供了一个通用的接口抽象。VFS 在 SCI 和内核所支持的文件系统之间提供了一个交换层。即VFS 在用户和文件系统之间提供了一个交换层。

在 VFS 上面，是对诸如 open、close、read 和 write 之类的函数的一个通用 API 抽象。在 VFS 下面是文件系统抽象，它定义了上层函数的实现方式。它们是给定文件系统（超过 50 个）的插件。文件系统的源代码可以在 ./linux/fs 中找到。

文件系统层之下是缓冲区缓存，它为文件系统层提供了一个通用函数集（与具体文件系统无关）。这个缓存层通过将数据保留一段时间（或者随即预先读取数据以便在需要是就可用）优化了对物理设备的访问。缓冲区缓存之下是设备驱动程序，它实现了特定物理设备的接口。

因此，用户和进程不需要知道文件所在的文件系统类型，而只需要象使用 Ext2 文件系统中的文件一样使用它们。

设备驱动程序是 Linux 内核的主要部分。和操作系统的其它部分类似，设备驱动程序运行在高特权级的处理器环境中，从而可以直接对硬件进行操作，但正因为如此，任何一个设备驱动程序的错误都可能导致操作系统的崩溃。设备驱动程序实际控制操作系统和硬件设备之间的交互。设备驱动程序提供一组操作系统可理解的抽象接口完成和操作系统之间的交互，而与硬件相关的具体操作细节由设备驱动程序完成。一般而言，设备驱动程序和设备的控制芯片有关，例如，如果计算机硬盘是 SCSI 硬盘，则需要使用 SCSI 驱动程序，而不是 IDE 驱动程序。

5.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 的网络实现支持 BSD 套接字，支持全部的TCP/IP协议。Linux内核的网络部分由BSD套接字、网络协议层和网络设备驱动程序组成。网络设备驱动程序负责与硬件设备通讯，每一种可能的硬件设备都有相应的设备驱动程序。

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。

Linux下面的文件类型主要有：

1. 普通文件：C语言元代码、SHELL脚本、二进制的可执行文件等。分为纯文本和二进制。

2. 目录文件：目录，存储文件的唯一地方。

3. 链接文件：指向同一个文件或目录的的文件。

4. 设备文件：与系统外设相关的，通常在/dev下面。分为块设备和字符设备。

5）管道(FIFO)文件 : 提供进程建通信的一种方式

6）套接字(socket) 文件： 该文件类型与网络通信有关

可以通过ls –l, file, stat几个命令来查看文件的类型等相关信息。

文件系统指文件存在的物理空间，linux系统中每个分区都是一个文件系统，都有自己的目录层次结构。linux会将这些分属不同分区的、单独的文件系统按一定的方式形成一个系统的总的目录层次结构。一个操作系统的运行离不开对文件的操作，因此必然要拥有并维护自己的文件系统。

4.1 文件系统类型：

磁盘分区完毕后还需要进行格式化(format)，之后操作系统才能够使用这个分区。 格式化的目的是能使操作系统可以使用的文件系统格式（即我们上面提到文件系统类型）.

传统的磁盘与文件系统之应用中，一个分区就是只能够被格式化成为一个文件系统，所以我们可以说一个 filesystem 就是一个 partition。但是由于新技术的利用，例如我们常听到的LVM与软件磁盘阵列(software raid)， 这些技术可以将一个分区格式化为多个文件系统(例如LVM)，也能够将多个分区合成一个文件系统(LVM, RAID)！ 所以说，目前我们在格式化时已经不再说成针对 partition 来格式化了， 通常我们可以称呼一个可被挂载的数据为一个文件系统而不是一个分区喔！

那么文件系统是如何运行的呢？这与操作系统的文件数据有关。较新的操作系统的文件数据除了文件实际内容外， 通常含有非常多的属性，例如 Linux 操作系统的文件权限(rwx)与文件属性(拥有者、群组、时间参数等)。 文件系统通常会将这两部份的数据分别存放在不同的区块，权限与属性放置到 inode 中，至于实际数据则放置到 data block 区块中。 另外，还有一个超级区块 (superblock) 会记录整个文件系统的整体信息，包括 inode 与 block 的总量、使用量、剩余量等。

linux系统中每个分区都是一个文件系统，都有自己的目录层次结构。linux会将这些分属不同分区的、单独的文件系统按一定的方式形成一个系统的总的目录层次结构。这里所说的“按一定方式”就是指的挂载。将一个文件系统的顶层目录挂到另一个文件系统的子目录上，使它们成为一个整体，称为挂载。把该子目录称为挂载点.例如要读取硬盘中的一个格式化好的分区、光盘或软件等设备时，必须先把这些设备对应到某个目录上，而这个目录就称为“挂载点（mount point）”，这样才可以读取这些设备。 挂载后将物理分区细节屏蔽掉，用户只有统一的逻辑概念。所有的东西都是文件。

注意：1、挂载点必须是一个目录。

2、一个分区挂载在一个已存在的目录上，这个目录可以不为空，但挂载后这个目录下以前的内容将不可用。

NTFS。挂载前要了解linux是否支持所要挂载的文件系统格式。

挂载时使用mount命令，其格式：mount [-参数] [设备名称] [挂载点]

2）mkdir创建一个目录，这里的目录是作为挂在目录，就是你要把E盘挂到这个目录下：mk /mnt/winc

3）windows和linux使用的不是一个文件系统，一般情况下linux不挂载windows文件系统，所以要你手动mount：

 1). 首先要安装虚拟电脑工具包：在VirtualBox的菜单里选择"设备"->"安装虚拟电脑工具包"，你会发现在Ubuntu桌面上多出一个光盘图标，这张光盘默认被自动加载到了文件夹/media/cdom0，而且/cdrom自动指向这个文件夹。默认设置下文件管理器会自动打开这张光盘，可以看到里面有个"VBoxLinuxAdditions.run"文件。打开一个命令行终端，依次输入"cd /cdrom"和"sudo sh ./VBoxLinuxAdditions.run"，不含双引号，开始安装工具包。安装完毕，会用英文提示要重启Ubuntu，建议立刻重启。重启后，比较明显的变化是鼠标是共享模式，并且剪贴板也和Windows共享了。如果有这些变化，说明虚拟电脑工具包已经装成功。
 2). 下一步设置共享文件夹。
 在共享文件夹设置窗口中，单击右侧的"添加一个共享文件夹"，路径选择你想要共享的Windows文件夹，共享名任取一个自己喜欢的，比如"myshare"，选项read-only是指是否只允许ubuntu读这个文件夹，请根据需要选择这个选项。
 其中"myshare"是之前取的共享文件夹的名字，"/media/share"是要挂载到的目标文件.

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。

Linux系统是一种典型的多用户系统，不同的用户处于不同的地位，拥有不同的权限。为了保护系统的安全性，Linux系统对不同的用户访问同一文件（包括目录文件）的权限做了不同的规定。

在Linux中我们可以使用ll或者ls –l命令来显示一个文件的属性以及文件所属的用户和组

实例中，第一行第一个属性用"d"表示。"d"在Linux中代表该文件是一个目录文件。

在Linux中第一个字符代表这个文件是目录、文件或链接文件等等。

当第一行第一个属性为[ d ]则是目录

当第一行第一个属性为[ - ]则是文件；

若第一行第一个属性是[ l ]则表示为链接文档(link file)；

若第一行第一个属性是[ b ]则表示为装置文件里面的可供储存的接口设备(可随机存取装置)；

若第一行第一个属性是[ c ]则表示为装置文件里面的串行端口设备，例如键盘、鼠标(一次性读取装置)。

接下来的字符中，以三个为一组，且均为『rwx』 的三个参数的组合。其中，[ r ]代表可读(read)、[ w ]代表可写(write)、[ x ]代表可执行(execute)。 要注意的是，这三个权限的位置不会改变，如果没有权限，就会出现减号[ - ]而已。

每个文件的属性由左边第一部分的10个字符来确定。

从左至右用0-9这些数字来表示。

第0位确定文件类型，第1-3位确定属主（该文件的所有者）拥有该文件的权限。

第4-6位确定属组（所有者的同组用户）拥有该文件的权限，第7-9位确定其他用户拥有该文件的权限。

其中，第1、4、7位表示读权限，如果用"r"字符表示，则有读权限，如果用"-"字符表示，则没有读权限；

第2、5、8位表示写权限，如果用"w"字符表示，则有写权限，如果用"-"字符表示没有写权限；第3、6、9位表示可执行权限，如果用"x"字符表示，则有执行权限，如果用"-"字符表示，则没有执行权限。

对于文件来说，它都有一个特定的所有者，也就是对该文件具有所有权的用户。

同时，在Linux系统中，用户是按组分类的，一个用户属于一个或多个组。

文件所有者以外的用户又可以分为文件所有者的同组用户和其他用户。

因此，Linux系统按文件所有者、文件所有者同组用户和其他用户来规定了不同的文件访问权限。

在以上实例中，mysql 文件是一个目录文件，属主和属组都为 mysql，属主有可读、可写、可执行的权限；与属主同组的其他用户有可读和可执行的权限；其他用户也有可读和可执行的权限。

对于 root 用户来说，一般情况下，文件的权限对其不起作用。

1、chgrp：更改文件属组

-R：递归更改文件属组，就是在更改某个目录文件的属组时，如果加上-R的参数，那么该目录下的所有文件的属组都会更改。

2、chown：更改文件属主，也可以同时更改文件属组

3、chmod：更改文件9个属性

Linux文件属性有两种设置方法，一种是数字，一种是符号。

先复习一下刚刚上面提到的数据：文件的权限字符为：『-rwxrwxrwx』， 这九个权限是三个三个一组的！其中，我们可以使用数字来代表各个权限，各权限的分数对照表如下：

所以等一下我们设定权限的变更时，该文件的权限数字就是770啦！变更权限的指令chmod的语法是这样的：

xyz : 就是刚刚提到的数字类型的权限属性，为 rwx 属性数值的相加。

-R : 进行递归(recursive)的持续变更，亦即连同次目录下的所有文件都会变更

举例来说，如果要将.bashrc这个文件所有的权限都设定启用，那么命令如下：

先将ls命令做一个总结：

-a：显示所有档案及目录；

-A：显示除影藏文件“.”和“..”以外的所有文件列表；

-C：多列显示输出结果。这是默认选项；

-l：与“-C”选项功能相反，所有输出信息用单列格式输出，不输出为多列；（一般-al合并使用）

-F：在每个输出项后追加文件的类型标识符，具体含义：“*”表示具有可执行权限的普通文件，“/”表示目录，“@”表示符号链接，“|”表示命令管道FIFO，“=”表示sockets套接字。当文件为普通文件时，不输出任何标识符；

-b：将文件中的不可输出的字符以反斜线“”加字符编码的方式输出；

-c：与“-lt”选项连用时，按照文件状态时间排序输出目录内容，排序的依据是文件的索引节点中的ctime字段。与“-l”选项连用时，则排序的一句是文件的状态改变时间；

-d：仅显示目录名，而不显示目录下的内容列表。显示符号链接文件本身，而不显示其所指向的目录列表；

-f：此参数的效果和同时指定“aU”参数相同，并关闭“lst”参数的效果；

-i：显示文件索引节点号（inode）。一个索引节点代表一个文件；

-：与“-F”选项的功能相同，但是不显示“*”；

-k：以KB（千字节）为单位显示文件大小；

-l：以长格式显示目录下的内容列表。输出的信息从左到右依次包括文件名，文件类型、权限模式、硬连接数、所有者、组、文件大小和文件的最后修改时间等；

-m：用“,”号区隔每个文件和目录的名称；

-n：以用户识别码和群组识别码替代其名称；

-r：以文件名反序排列并输出目录内容列表；

-s：显示文件和目录的大小，以区块为单位；

-t：用文件和目录的更改时间排序；

-L：如果遇到性质为符号链接的文件或目录，直接列出该链接所指向的原始文件或目录；

-R：递归处理，将指定目录下的所有文件及子目录一并处理；

--full-：列出完整的日期与时间；

--color[=WHEN]：使用不同的颜色高亮显示不同类型的。

5.4 符号类型改变文件权限

还有一个改变权限的方法呦！从之前的介绍中我们可以发现，基本上就九个权限分别是(1)user (2)group (3)others三种身份啦！ 那么我们就可以藉由u, g, o来代表三种身份的权限！

此外， a 则代表 all 亦即全部的身份！那么读写的权限就可以写成r, w, x！

而如果是要将权限去掉而不改变其他已存在的权限呢？例如要拿掉全部人的可执行权限，则：

我们知道Linux的目录结构为树状结构，最顶级的目录为根目录 /。

其他目录通过挂载可以将它们添加到树中，通过解除挂载可以移除它们。

在开始本教程前我们需要先知道什么是绝对路径与相对路径。

路径的写法，由根目录 / 写起，例如： /usr/share/doc 这个目录。

5.6 处理目录的常用命令

接下来我们就来看几个常见的处理目录的命令吧：

pwd：显示目前的目录

mkdir：创建一个新的目录

rmdir：删除一个空的目录（文件必须为空）

cp: 复制文件或目录

rm: 移除文件或目录（把一个文件全部删除）

你可以使用 man [命令] 来查看各个命令的使用文档，如 ：man cp。

在Linux系统当中， ls 命令可能是最常被运行的。

-a ：全部的文件，连同隐藏档( 开头为 . 的文件) 一起列出来(常用)

-d ：仅列出目录本身，而不是列出目录内的文件数据(常用)

-l ：长数据串列出，包含文件的属性与权限等等数据；(常用)

将家目录下的所有文件列出来(含属性与隐藏档)

cd是Change Directory的缩写，这是用来变换工作目录的命令。

cd [相对路径或绝对路径]

接下来大家多操作几次应该就可以很好的理解 cd 命令的。

pwd (显示目前所在的目录)

-P ：显示出确实的路径，而非使用连结 (link) 路径。

实例：单纯显示出目前的工作目录：

实例显示出实际的工作目录，而非连结档本身的目录名而已。

所以，加上 pwd -P 的选项后，会不以连结档的数据显示，而是显示正确的完整路径啊！

-m ：配置文件的权限喔！直接配置，不需要看默认权限 (umask) 的脸色～

-p ：帮助你直接将所需要的目录(包含上一级目录)递归创建起来！

实例：请到/tmp底下尝试创建数个新目录看看：

加了这个 -p 的选项，可以自行帮你创建多层目录！

实例：创建权限为 rwx--x--x 的目录。

上面的权限部分，如果没有加上 -m 来强制配置属性，系统会使用默认属性。

如果我们使用 -m ，如上例我们给予 -m 711 来给予新的目录 drwx--x--x 的权限。

-p ：连同上一级『空的』目录也一起删除

将 mkdir 实例中创建的目录(/tmp 底下)删除掉！

不过要注意的是，这个 rmdir 仅能删除空的目录，你可以使用 rm 命令来删除非空目录。

cp (复制文件或目录)

cp 即拷贝文件和目录。

-a：相当於 -pdr 的意思，至於 pdr 请参考下列说明；(常用)

-d：若来源档为连结档的属性(link file)，则复制连结档属性而非文件本身；

-f：为强制(force)的意思，若目标文件已经存在且无法开启，则移除后再尝试一次；

-i：若目标档(destination)已经存在时，在覆盖时会先询问动作的进行(常用)

-l：进行硬式连结(hard link)的连结档创建，而非复制文件本身；

-p：连同文件的属性一起复制过去，而非使用默认属性(备份常用)；

-r：递归持续复制，用於目录的复制行为；(常用)

-s：复制成为符号连结档 (symbolic link)，亦即『捷径』文件；

rm (移除文件或目录)

-f ：就是 force 的意思，忽略不存在的文件，不会出现警告信息；

-i ：互动模式，在删除前会询问使用者是否动作

-r ：递归删除啊！最常用在目录的删除了！这是非常危险的选项！！！

将刚刚在 cp 的实例中创建的 bashrc 删除掉！

如果加上 -i 的选项就会主动询问喔，避免你删除到错误的档名！

mv (移动文件与目录，或修改名称)

-f ：force 强制的意思，如果目标文件已经存在，不会询问而直接覆盖；

-i ：若目标文件 (destination) 已经存在时，就会询问是否覆盖！

复制一文件，创建一目录，将文件移动到目录中

将某个文件移动到某个目录去，就是这样做！

将刚刚的目录名称更名为 mvtest2