Linux：
Date: April 14, 2023
Linux 系统概览
Linux系统结构
Linux 系统一般有4个主要部分：内核、shell、文件系统、应用程序
内核是硬件与软件之间的中间层、内核是一个资源管理程序、内核提供一组面向系统的命令
进程管理
进程是正在执行的一个程序或命令
进程有自己的地址空间，占用一定的系统资源
一个CPU核同一时间只能运行一个进程
进程由它的进程 ID （PID）和它父进程的进程 DD(PPID）唯一识别
如图liunx启动后，会有一个pid 0，即创世进程。之后，运行的其他进程都是它的子进程。
查看进程信息：
注：这里可以了解一波进程的信息。
问题思考：
系统中运行的程序远远大于 CPU 的核数，那 Linux 系统是如何实现同时运行这么多程序的？
通过进程调度来实现
进程调度：
进程调度是指操作系统按某种策略或规则选择进程占用CPU进行运行的过程。
对应上图中的S
- R (TASK_ RUNNING)，可执行状态
- S(TASK_ INTERRUPTIBLE)，可中断的睡眠状态
- D(TASK_UNINTERRUPTIBLE)，不可中断的睡眠状态
- TTASK_STOPPED Or TASK_TRACED)，暂停状态或跟踪状态
- Z (TASK_DEAD- EXIT_ZOMBIE)，退出状态，进程成为僵尸进程
- × (TASK_DEAD-EXIT_DEAD)，退出状态，进程即将被销毁
进程调度原则：
- 一个CPU核同一时间只能运行一个进程
- 每个进程有近乎相等的执行时间
- 对于逻辑 CPU 而言进程调度使用轮询的方式执行，当轮询完成则回到第一个进程反复
- 进程执行消耗时间和进程量成正比
进程的系统调用：
内核空间 (Kernal Space）：系统内核运行的空间
用户空间 (User Space）：应用程序运行的空间
理解：当某一个应用程序运行在运行空间的时候，它处于用户态。当它处于内核空间的时候，它处于内核态
比如ngix运行时，默认处于用户态， 当它需要调取页面文件时，就会发起IO请求，这IO请求我们称为一次系统的调用。之后，应用就会切换到内核态，从而有权限去读取硬件中存储的资源，然后会把相应资源返回给用户态的应用程序，然后应用程序就会从内核态再次转变为用户态，从而把页面文件传给调取应用的用户。
总结：
应用程序会频繁在用户态和内核态切换，从而读取硬件资源来完成相应任务。
文件系统：
Linux文件系统采用树状的目录结构，最上层是/目录
问题思考：
Linux 有这么多不同的文件系统，如何实现对用户提供统一调用接口的？
虚拟文件系统
虚拟文件系统（VFS）
- 对应用层提供一个标准的文件操作接口
- 对文件系统提供一个标准的文件接入接口
文件读取流程：
读取数据：
当ngix需要读取文件时，它先回去用户缓冲区中读取文件，若有缓存则会直接读取，如没有，
则ngix会发起一次系统IO时，nigx进程就会从用户态切换为内核态，内核进程会从内核缓冲区中读取
缓存，如果有那就通过CPU拷贝的方式拷回来，若没有，则会通过DMA拷贝的方式拷回数据。
缓冲区的作用：
减少对系统的调用次数，集中调用，提高系统的性能
