Linux基础

学习Linux的价值：

1.Linux是现代化应用程序交付的首选平台，无论是部署在裸机、虚拟化还是容器化环境

2.公司内部服务（TCE、FaaS、SCM）统一使用Debian Linux系统

3.熟悉Linux基础指令，熟练运维前端常用服务（Nginx，Node.js )

3.加深对操作系统概念和实现的理解，夯实基础知识

一.计算机硬件

二.操作系统

问题：程序启动必须有操作系统来执行，那操作系统本身也是一个程序，那是如何在开机时被执行的呢?

在开机时，计算机会首先进行硬件初始化和自检，然后加载操作系统到内存中，并执行其中的引导程序（boot loader）。

引导程序负责在文件系统中找到操作系统内核，将其加载到内存中，并执行内核的初始化程序。引导程序通常放置在硬盘的引导扇区（boot sector）中，它具有固定的位置和大小，并包含一些必要的信息，如文件系统类型、操作系统位置等。

在加载内核前，广义上的操作系统已经开始系统初始化，包括启动硬件、构建内核环境等。加载内核后，内核会进一步初始化系统，并执行特定的程序和服务，如用户登录、应用程序启动等。

总之，操作系统是在计算机启动时通过引导程序的加载和执行而被启动的，所以操作系统的启动是由硬件和引导程序共同完成的。

三.Linux系统概览

四.Linux系统结构

问题：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?

在 Linux 操作系统中，可以同时运行多个程序或进程。这是因为 Linux 操作系统使用了许多内核级别的机制来实现进程的管理和调度，如进程调度、进程间通信、虚拟内存等。

具体来说，Linux 操作系统在内核中维护了一个进程表，记录了系统中所有进程的相关信息（如 PID、进程状态、进程资源使用情况等）。系统通过进程调度器（scheduler）来轮流调度不同的进程，并给它们分配 CPU 时间片，以使它们可以交替运行。

另外，在 Linux 操作系统中，进程之间可以通过 Inter-Process Communication（IPC，即进程间通信）的机制来进行消息传递和数据共享。这种机制包括管道（Pipe）、共享内存（Shared Memory）、消息队列（Message Queue）、信号量（Semaphore）等，使得不同的进程可以在系统中实现数据的共享和协同工作。

此外，Linux 操作系统还采用了虚拟内存机制，允许每个进程在运行时使用自己的虚拟地址空间，以此实现对系统内存资源的优化使用。

总之，Linux 操作系统通过各种机制，如进程管理、进程调度、IPC、虚拟内存等，实现了对多个进程的高效管理和调度。这使得一个 Linux 系统可以同时运行许多程序，充分发挥了硬件资源的使用效率。

问题：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?

在 Linux 操作系统中，不同的文件系统有着不同的实现和特性，例如 ext4、NTFS、FAT、XFS 等。尽管它们的底层实现差异很大，但 Linux 仍然能够对外提供统一的调用接口，让用户使用相同的方式来进行文件操作。

这是因为在 Linux 中，文件系统的调用接口是通过标准的 Virtual File System（VFS，即虚拟文件系统）提供的。VFS 子系统定义了一组通用的文件系统操作，包括文件打开、读写、创建、删除等，并提供了一些通用的数据结构，如文件描述符、索引节点（inode）等，这使得用户可以使用相同的方式来进行文件操作。

当用户调用文件系统的 API 时，VFS 会将这些操作转发到对应的文件系统实现中进行处理。因此，用户不需要了解文件系统的底层实现，就可以使用相同的方式来操作和管理文件。这也使得 Linux 操作系统具有了很强的灵活性和可扩展性。

此外，Linux 操作系统支持通过文件系统接口的扩展，以便支持不同的文件系统特性。例如，可以通过 FUSE（Filesystem in Userspace）机制在用户空间实现自定义的文件系统，也可以通过加载额外的内核模块来支持特定的文件系统类型。

总之，Linux 通过 VFS 子系统提供了一个统一的文件系统调用接口，使得用户可以使用相同的方式进行文件操作，同时也为多种文件系统的灵活管理提供了支持。