01_ 计算机硬件

计算机由五大基本单元组成

· 控制器

· 运算器

· 储存期单元

· 输入单元

· 输出单元

02_ 操作系统

承上启下 1，提供用户接口 2. 管理计算机资源

答：操作系统启动流程：

BIOS / UEFI 是固化在主板上的一段程序。

BIOS：有一些限制：有BIOS自检导致启动速度变慢、默认和MBR磁盘分区进行配合导致无法引导启动2.2TB容量以上的磁盘。

UEFI： BIOS的升级版优化了自检的流程使得启动速度有明显提升、UEFI一般会配合GPT这个分区模式使得它可以引导超过2.2TB容量以上的磁盘进行启动。

03_ Linux 发展简史

1969 Unix born in Bell 实验室

1984 Unix 商业化

1991 大学生Linus Torvalds 受Minix影响实现初版Linux内核

1992 Linux内核以GPL协议 (开源) 发行 V1.0

内核版本：作者维护

发行版本：

查看Linux系统内核版本的方法：

方法1 & 2: 方法3：

云计算主要是Linux、安卓底层就是Linux、因为开源所以学术也很多

04_ Linux基本组成

Linux 体系结构

C Library 封装好的系统标准调用库

为什么要分为 1 用户空间 2 内核空间呢？

内核模块运行于内核空间，而应用程序运行于用户空间。

从安全的角度上：

他们是相互隔离的，即使是应用程序崩溃了也不会对内核产生任何影响

从权限的角度出发：

内核程序运行于内核空间，拥有最高级别的权限，拥有访问硬件设备的所有权限以及对系统资源管理的权限。

应用程序较低权限，只能看到允许被使用的部分系统资源，不能直接访问内存和硬件设备。

那么应用程序是如何与硬件设备通信的呢？例如：发起一次IO请求

这就涉及到了应用程序的上下文的切换

应用程序默认运行于用户空间我们称之为处于用户态。当用户发起一次IO请求，其实就是底层通过C library发起一次*系统调用（System Call） *。而发起一次系统调用之后，程序会从用户态切换到内核态。当调用任务完成后，程序又会切换回用户态。这就是一次简单的系统调用过程。

中间层:硬件软件的交互。

资源管理系统：进程管理，内存管理，虚拟文件系统，网络堆栈。

命令：应用程序通过这些命令完成系统调用（System Call）

Inside the Linux Kernel（漫画）

每一个企鹅都是一个进程（Process）。

底层是File System（文件系统）文件的操作

中间层是一个进程管理进程运行（进程管理、listener监听、进程之间的通信、进程访问文件系统）

上层是一个terminal （进程监听tty）

04_ Linux系统结构 -进程Process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和同一时间只能允许一个进程

· 进程由它的进程ID（PID）和它父进程的进程ID（PPID）唯一识别

Linux的进程结构是一个🌲树形结构。

PID0 是创世进程（PID为0的进程）它会拉起 1 进程和 2进程

PID1 是所有用户进程的父进程

PID2 是所有内核进程的父进程

Nginx的命令：

答：进程调度

进程调度是指操作系统OS按照某种策略或规则选择进程占用CPU进行运行的过程。

完整的进程生命周期：

R：可执行的等待状态，进程就绪。 S: 当Nginx 没有在处理用户的请求的时候，默认就处于一个可中断的睡眠状态。当有一个HTTP请求到来的时候，Nginx 被拉起来执行对应的请求，返回相应数据给用户。 D：例如：进程在等待某一次IO 的完成。 T: 往往由调试程序、Debug工具引起的 Z: 退出状态，进程成为僵尸进程 X: 退出状态，进程即将被销毁

进程调度原则：

轮询保证所有优先级的进程都有机会被执行到。不会有低优先级的进程被饿死。

用户态 / 内核态是对每一个进程而言的（每一个程序而言的）

同一个CPU - 单位时间 - 只有一个进程Process在运行。

04_ Linux系统结构 - 文件系统

文件系统是操作系统中负责管理持久数据的子系统，负责把用户的文件存到磁盘硬件中，持久化的保存文件。

Linux中一切皆文件（index.js/html; Content; Device; socket)

虚拟文件系统（VFS）

· 对应用层提供一个标准的文件操作系统

· 对文件系统提供一个标准的文件接入接口

Nginx首先会去用户缓冲区寻找要读取的文件如果没有命中就会发起一次System Call ，也就是系统IO。 IO发起的时候，Nginx进程就会从用户态切换到内核态。进入内核态后，内核进程会从内核缓冲区中读取以前是否命中过对应的一些内容，如果有的话，也直接会从内核缓冲区讲这些数据通过CPU （Central Processing Unit）copy到用户缓冲区，给用户进程使用；如果没有命中，内核进程需要通过DMA（Direct Memory Access) ，直接存储访问，向磁盘IO，DMA Copy到内核缓存区，再CPU Copy到用户缓冲区。

驱动程序 (Driver): 驱动程序是计算机操作系统用来与特定硬件设备通信的软件。

04_ Linux系统结构 - 用户权限

用户账户：

超级用户 root

权限：root 用户拥有系统上几乎所有的权限。它可以读取、修改、删除任何文件，无论文件的权限设置为何。
任务能力：root 用户可以执行一些只有超级用户才能执行的任务，例如更改系统设置、管理用户帐户、安装和卸载软件等。
风险：由于 root 拥有如此强大的权限，任何作为 root 用户执行的错误操作都可能导致系统崩溃或数据丢失。因此，经常建议管理员只在必要时使用 root 身份，并尽量避免在日常任务中使用它。

在某些 Linux 发行版中（例如 Ubuntu），默认情况下 root 用户是被禁用的。相反，这些系统采用了 sudo 机制，允许普通用户在需要执行超级用户任务时临时获得超级用户权限。

用户权限操作：

05_ 软件包管理

底层工具：从买原料做起上层工具：厨师帮我们底层的依赖项都解决掉了 Debian Ubuntu

Linux基础 | 青训营