Linux，你了解多少！

1、Linux概述
Linux是一种自由和开放源代码的类UNIX操作系统。严格来讲，术语Linux只表示操作系统内核本身，但通常采用Linux内核来表达该意思。Linux则常用来指基于Linux内核的完整操作系统，包括GUI组件和许多其他实用工具。由于这些支持用户空间的系统工具和库主要由理查德·斯托曼于1983年发起的GNU计划提供，FSF提议将该组合系统命名为GNU/Linux，但Linux不属于GNU计划，所以这个名称并没有得到社区的一致认同，但我们不能忘记GNU运动对Linux的推动作用。此外，只要遵循GNU通用公共许可证，任何个人和机构都可以自由地使用Linux的所有底层源代码。
*专业术语

UNIX	一种计算机操作系统，具有多任务、多用户的特征。于1969年，在美国AT&T公司的贝尔实验室由肯·汤普逊开发。
GUI组件	支持图形化桌面的工具
GNU计划	GNU计划（英语：GNU Project），又译为革奴计划，是一个自由软件集体协作项目，旨在实现软件的开源和合作
FSF	其主要工作是执行GNU计划，开发更多的自由软件
GNU通用公共许可证	也叫做LGPL协定，是人们对于开源代码的使用所必须遵循的规范

2、Linux发展
摒弃华丽的图形界面，转而更加注重系统安全和性能的linux，必将受到人们的重视。慢慢的，一些个人和企业开发的第三方的非GNU组件也开始提供对Linux内核的支持，包括大量的有内核模块、用户应用程序和库等内容。Linux社区或企业也都开始推出一些重要的Linux发行版。




3、Linux工作原理



linux的最底层同样是CPU，内存各种各样的硬件，工作在硬件之上的内核才是整个linux操作系统最为重要的一环，其重要性，下面详细介绍。内核之上的是各种应用程序，还包括一个非常重要的shell接口，应用程序通过shell进程中的其他应用程序，比如cat，touch等，这些应用程序再通过编译和汇编，转换为二进制程序，已实现对硬件的操作，其可类比为Windows的点击事件。
下面介绍一下内核在整个系统中的重要性：应用程序要想利用底层硬件的计算能力，就必须有一个应用程序程序来驱动硬件，而且上层的应用程序必须经过编译，才能转换为计算机能够识别的二进制代码。意味着任何一个应用程序要想运行，不仅需要一套完整的驱动，还要一个编译器。要知道，早期的CPU都有着自己特定的指令集，这也就决定了上层所调用的库的不同。即使你对某个程序完成了编译，当程序换做另一个平台时，编译过程将需要重新进行，而且原先驱动硬件的程序也将失去意义，程序的可移植性大大减低。于是就有了内核，它通过系统调用(System
Call)隔离了不同应用程序对不同厂商CPU的依赖，不仅自身提供了强大的编译功能，而且驱动各种硬件的驱动程序也加载至内核，程序的便捷性大大提高。那么，上层的应用程序又是怎么编写的呢，利用那数不清的0和1？还是直接利用内核提供的System Call？显然都不可能，这些原始的编程接口，相信只有骨灰级的工程师才会调用吧！这时候内核将又派上重要用场，它对系统调用进行再一次的封装，变成库调用(Library Call)，也就是ABI(应用程序二进制接口，也就是.so之类的文件)，进而有了BIF(内置函数)，也就是API(应用程序编程接口，如print(),if等)，通过c的与硬件的强有利的契合特性，即可以将其写成源码。这些代码可以直接使用也可以被应用程序所调用。在此之上，诞生了大量的应用程序，一个完整的linux操作系统就可以顺利的工作起来了。
库：也就是诸多的开发包安装之后的产物

接下来重点理解一下系统调用

介绍系统调用
系统调用：每个进程都运行在虚拟系统中，而在用户空间和系统的其余部分提供这样一层公共接口，也是出于这种考虑。如果应用程序可以随意访问硬件而内核又对此一无所知的话，几乎就没法实现多任务和虚拟内存，当然也不可能实现良好的稳定性和安全性。在Linux中，系统调用是用户空间访问内核的惟一手段；除异常和中断外，它们是内核惟一的合法入口。
系统调用把应用程序的请求传给内核，调用相应的的内核函数完成所需的处理，将处理结果返回给应用程序。系统调用是用户程序和内核交互的接口。通过系统调用可以很方便快捷的实现一些系统功能。
个人理解，如果把内核比作一个类，那么系统调用就是公有接口，供外部应用程序调用。
---->内核通过系统调用的功能提供进程的访问接口
一个程序的执行流：
应用程序
词法分析
库调用或者系统调用
内核
二进制
硬件

系统调用的意义

系统调用在用户空间进程和硬件设备之间添加了一个中间层。该层主要作用有：
<1>它为用户空间提供了一种统一的硬件的抽象接口。比如当需要读些文件的时候，应用程序就可以不去管磁盘类型和介质，甚至不用去管文件所在的文件系统到底是哪种类型。(虚拟文件系统，完成文件读写操作)
<2>对用户空间的程所创建的进程或者销毁的进程再内核空间统一处理。（进程管理操作，完成进程的创建和销毁等）
....
这里是常见的系统调用列表
----->http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/kernel/syscall/part1/appendix.html
<3>系统调用保证了系统的稳定和安全。作为硬件设备和应用程序之间的中间人，内核可以基于权限和其他一些规则对需要进行的访问进行裁决。举例来说，这样可以避免应用程序不正确地使用硬件设备，窃取其他进程的资源，或做出其他什么危害系统的事情。(用户空间和内核空间的切换)再理解一下API和系统调用的关系

系统调用和api的关系
关于Unix的界，有一句通用的格言“提供机制而不是策略”。换句话说，Unix的系统调用抽象出了用于完成某种确定目的的函数。至干这些函数怎么用完全不需要内核去关心。区别对待机制(mechanism)和策略(policy)是Unix设计中的一大亮点。大部分的编程问题都可以被切割成两个部分:“需要提供什么功能”(机制)和“怎样实现这些功能”(策略)。
而api是函数的定义，规定了这个函数的功能，跟内核无直接关系。而系统调用是通过中断向内核发请求，实现内核提供的某些服务。一个api可能会需要一个或多个系统调用来完成特定功能。通俗点说就是如果这个api需要跟内核打交道就需要系统调用，否则不需要。

理解软中断
Linux系统上直接跟硬件交互的只有内核，当用户执行的程序需要对硬盘操作时，该进程就会由用户空间转入内核空间，向内核发起系统调用，这个过程叫做软中断，此时CPU上的时间片(时间片对多任务的操作系统，至关重要)交由内核来执行，执行完成后，再转回用户空间。所以一个的程序的生命周期必然是在俩个模式之间切换的过程。

4、Linux现状
今天各种场合都有使用各种Linux发行版，家里的空调、智能手表、手机，航空......从这些嵌入式设备到超级电脑(Super Computer)，并且linux在服务器领域也确定了相当的地位(通常服务器使用LAMP组合)。虽然大多数人依然对linux知之甚少，但它确实早已经走进了我们的生活，我相信开源的linux的明天必将更加美好。