文章目录
一、引言二、从功能维度划分（一）系统调用接口（二）内核
三、从文件维度划分（一）ISO 镜像文件
四、 操作系统的系统文件可以分为两大类：bootfs 和 rootfs。（一）bootfs（系统启动前）1. 定义与功能2. 存储方式
（二）rootfs（系统启动后）1. 定义与功能2. 加载与使用
题外话
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一、引言
Linux 系统是一个复杂且功能强大的操作系统，它的架构设计涉及到多个层次和组件。为了更好地理解 Linux 系统的运作原理，本文将从功能维度和文件维度对 Linux 系统的构成进行详细的剖析。
二、从功能维度划分
（一）系统调用接口
1. 功能概述
1.系统调用接口是 Linux 系统中连接上层应用程序和下层内核的重要桥梁。它为应用程序提供了一组标准化的接口，通过这些接口，应用程序可以请求系统服务。
2.例如，当一个应用程序需要读取磁盘上的文件时，它不能直接访问磁盘硬件。相反，它会通过系统调用接口向内核发出请求，内核再去执行实际的硬件操作。
2. 作用和重要性
1.应用程序的开发通常是基于操作系统提供的系统调用接口。这使得应用程序具有可移植性，因为不同的操作系统可能有不同的内核实现，但它们通常会提供类似的系统调用接口。
2.系统调用接口隐藏了底层硬件和内核的复杂性，使得应用程序开发者可以专注于业务逻辑的实现，而不必关心硬件的具体操作细节。
（二）内核
1. 功能概述
1.内核是 Linux 系统的核心，它负责管理系统的硬件资源和提供各种系统服务。内核直接与硬件打交道，包括 CPU、内存、磁盘、网络设备等。
2.例如，当系统启动时，内核会初始化硬件设备，为它们分配资源，并加载必要的驱动程序。在系统运行过程中，内核负责管理进程的调度、内存的分配和回收、文件系统的操作等。
操作系统的两种工作状态
1. 用户态
1.当系统运行的是系统接口代码在与应用程序打交道时，系统处于用户态。在用户态下，应用程序只能访问自己的内存空间和系统调用接口提供的服务，不能直接访问硬件资源。
2.这种设计是为了保证系统的安全性和稳定性，防止应用程序的错误操作导致整个系统崩溃。
2. 内核态
1.当系统运行的是内核代码在与硬件打交道时，系统处于内核态。在内核态下，内核可以访问系统的所有硬件资源和内存空间。
2.例如，当内核执行磁盘 I/O 操作时，它处于内核态，能够直接控制磁盘控制器进行数据的读写操作。
3. 补充说明：应用程序与硬件操作的关系
1.应用程序本身是无法操作硬件的。这是因为硬件操作通常需要特定的权限和对硬件细节的了解，而应用程序不具备这些条件。
2.当应用程序需要操作硬件时，例如访问网络接口或磁盘文件，它必须通过系统调用接口向内核发出请求。内核接收到请求后，会根据请求的类型和参数执行相应的硬件操作，并将结果返回给应用程序。
三、从文件维度划分
（一）ISO 镜像文件
1. ISO 镜像文件的本质
1.Linux 操作系统通常源自 ISO 镜像文件。ISO 镜像文件本质上是一个压缩包，它包含了一系列安装和运行 Linux 系统所需的文件。
2.这些文件在 ISO 镜像文件中以一种特定的目录结构和格式进行组织，以便在安装过程中能够正确地被提取和安装到目标系统中。
2. ISO 镜像文件的内容分类
1.ISO 镜像文件中的文件可以大致分为两大类，但具体分类可能会因不同的 Linux 发行版而有所不同：
1. 系统安装文件：这些文件主要用于系统的安装过程，包括安装程序、引导加载程序、磁盘分区工具等。例如，在安装 Linux 系统时，安装程序会从 ISO 镜像文件中提取并运行这些文件，以完成系统的安装和配置。
2. 系统运行文件：这些文件是 Linux 系统在运行时所必需的，包括内核文件、系统库文件、应用程序文件等。在系统安装完成后，这些文件会被复制到系统的相应目录中，供系统和应用程序使用。
四、 操作系统的系统文件可以分为两大类：bootfs 和 rootfs。
（一）bootfs（系统启动前）
1. 定义与功能
bootfs 主要包含启动文件，其中最关键的是 bootloader 程序。bootloader 是在计算机系统启动时运行的第一段软件代码，它负责加载操作系统内核并将系统控制权转交给内核。
2. 存储方式
bootloader 不是以普通文件的形式存在，而是直接写入硬盘主引导记录（MBR）中。这种存储方式有其独特的技术原因：
·早期系统启动机制：在计算机系统启动的早期阶段，BIOS（基本输入输出系统）会首先执行。BIOS 在完成硬件自检等初始化操作后，会按照预设的顺序查找可引导设备（如硬盘）的 MBR。由于 MBR 是硬盘上最开始的扇区，BIOS 能够迅速定位到它。将 bootloader 直接写入 MBR，可以确保系统能够在第一时间找到并执行启动程序。
·控制权交接：MBR 中的 bootloader 在执行后，会负责加载后续的操作系统内核。例如，在常见的 GRUB（GRand Unified Bootloader）启动器中，它会读取配置文件，列出可启动的操作系统选项，并根据用户选择加载相应的内核文件。
（二）rootfs（系统启动后）
1. 定义与功能
rootfs 在系统启动后起作用，本质上是一堆文件夹和文件。它是操作系统的根文件系统，包含了操作系统正常运行所需的各种文件和目录结构。
2. 加载与使用
在系统启动过程中，一旦内核被 bootloader 成功加载并初始化后，内核会挂载 rootfs。rootfs 中的文件和目录包括但不限于以下几种：
· 系统二进制文件：如各种系统命令（如 ls、cd 等）和系统服务程序。这些二进制文件位于 /bin、/sbin 等目录下，提供了系统操作和管理的基本功能。
· 库文件：位于 /lib 和 /usr/lib 目录下的库文件，为系统二进制文件和应用程序提供了共享的函数和资源。例如，C 语言运行时库（libc.so）是许多程序运行所必需的。
· 配置文件：存放在 /etc 目录下的大量配置文件，用于配置系统的各种参数和服务。例如，/etc/fstab 文件用于配置文件系统的挂载信息，/etc/hosts 文件用于配置主机名和 IP 地址的映射关系。
· 设备文件：位于 /dev 目录下的设备文件，用于表示系统中的硬件设备。例如，/dev/sda 表示系统中的第一块 SATA 硬盘，/dev/tty1 表示第一个虚拟终端。
在系统启动后，rootfs 中的这些文件会被操作系统和应用程序频繁地访问和使用，以实现各种功能，如用户登录、文件操作、网络通信等
题外话
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