第二大脑

主题

2026-08-24
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4.2m

Linux技术栈总览 ​

一句话定位：Linux 是免费开源的类 Unix 多用户、多任务操作系统，核心设计「一切皆文件」+「用户态/内核态双模式」；以 inode 索引文件、以 runlevel 划分运行态、以管道/信号/共享内存等 IPC 串联进程，是服务器与云原生的底座。

体系结构（用户空间 vs 内核空间） ​

空间内容权限
用户空间应用程序、C 库受限，通过系统调用访问内核能力
内核空间系统调用接口、内核、架构相关代码无限制访问指令/内存/IO
  • 分为两态的原因：现代 CPU 有不同工作模式，指令与寄存器访问权限不同；为了保护内核安全。
  • 用户态 → 内核态转移只有两条路：系统调用 / 硬件中断。

核心机制 ​

机制说明
一切皆文件硬件设备也是设备文件，用读写文件的方式访问硬件
inode存储文件元信息（大小/所有者/权限/磁盘地址表）的索引节点；文件数据存在 block 中，inode 是「找到 block 的索引」
硬链接指向同一 inode 的多个目录项；不能跨分区、不能链接目录；删除原文件不影响其他硬链接
软链接独立 inode 保存原文件路径；可跨分区/跨机器；原文件移动后失效
交换空间RAM 不足时临时保存并发程序的内存空间

inode 细节：inode 节点 64 字节，含磁盘地址表（13 个块号）——文件按块号顺序读，把分散的物理块组织成逻辑文件。

目录结构（FHS 常见目录） ​

目录用途
/bin /sbin常用命令 / root 才能用的系统管理命令
/etc系统管理与配置文件
/home /root普通用户主目录 / 超级用户主目录
/usr /opt系统应用程序 / 额外安装的可选应用（如 Tomcat）
/proc虚拟文件系统，系统内存映射，读它拿系统信息
/dev设备文件
/boot系统引导文件
/var运行时变化数据、服务日志
/tmp公共临时文件
/mnt临时挂载点
/lost+found非正常关机留下的孤儿文件

开机启动流程 ​

加电自检(BIOS) → 读 MBR 引导文件(GRUB/LILO) → 引导内核 → 运行第一个进程 init(PID=1) → 进入对应运行级别 → 运行终端登录

运行级别（SysV）：0=关机 · 1=单用户模式 · 2=字符多用户(无网络) · 3=字符多用户 · 4=未分配 · 5=图形多用户 · 6=重启。

进程状态（ps 符号） ​

状态含义备注
R运行中/就绪队列只有 R 状态能在 CPU 上运行
S可中断睡眠等待事件（socket/信号量）
D不可中断睡眠通常等 IO；无法终止，只能等资源恢复或重启
T暂停/被跟踪SIGSTOP 触发
Z僵尸进程已退出但父进程未 wait4() 回收

IPC 进程间通信（7 种） ​

管道(Pipe/命名管道 FIFO) · 信号(Signal) · 消息队列 · 共享内存（最快）· 信号量（同步）· 套接字(Socket，可跨机器) —— 详见 概念卡片：进程间通信与线程同步。

内核知识（驱动开发向） ​

  • 内核锁：自旋锁（忙等，短临界区）vs 信号量（睡眠锁，长持有场景；中断上下文不能用信号量）。
  • 模块：insmod 加载 / rmmod 卸载；模块运行在内核空间，不能链接用户态库函数。
  • 设备：字符设备（cdev）与块设备；主设备号=驱动、次设备号=设备实例（dev_t 32 位：12 位主 + 20 位次）。
  • 软中断 vs 工作队列：软中断不能睡眠、处于中断上下文（上半部）；工作队列在进程上下文、可睡眠（下半部）。
  • TLB：页表缓存，加速线性→物理地址转换。

常见误解 ​

  • 以为硬链接/软链接删除行为一样 → 删除原文件：硬链接仍可访问，软链接失效。
  • 以为 inode 存的是文件内容 → 存的是元信息 + 磁盘地址表，内容在 block。
  • 以为只有系统调用能进内核 → 硬件中断也可以（如网卡收包）。

关联 ​

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